Dissertation (Metadaten)
Titel:Verzweigungen und Strukturen in der Strömung zwischen unabhängig rotierenden Zylindern
 
Autor:Arne Schulz
 
URN:NBN:urn:nbn:de:gbv:8-diss-3706
 
Fakultät:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
DDC Sachgebiet:530 Physik
 
Datum der mdl. Prüfung:11.07.2000
 
Referent(in):Prof. Dr. G. Pfister
Korreferent(en) Korreferentin:Prof. Dr. U.P. Hansen
 
Beschreibung:Viele dissipative Systeme zeigen fernab vom thermodynamischen Gleichgewicht die Ausbildung raum-zeitlicher Strukturen. Mit Hilfe von Modellen und Konzepten der nichtlinearen Dynamik wird versucht, die grundlegenden Prinzipien der Entstehung dieser Strukturen zu verstehen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der experimentellen Analyse von Verzweigungen und Strömungsformen, die zwischen unabhängig voneinander rotierenden Zylindern im breiten Spalt auftreten. Diese sogenannte Taylor-Couette-Strömung stellt ein für die Untersuchung der Phänomene der Strukturbildung und Selbstorganisation gut geeignetes hydrodynamisches Testsystem dar. Erstmals kommen bei einem rotierenden Außenzylinder moderne optische Meßverfahren zum Einsatz, die eine exakte Bestimmung von Stabilitätsgrenzen, sowie eine präzise Analyse der vorliegenden Strömungsformen ermöglichten und damit einen Vergleich mit numerischen Simulationen zuließen. So konnten im Fall kleiner Geometrien, bei denen der Grundzustand aus einem symmetrischen Zwei-Wirbel-Zustand besteht, der Einfluß einer Außenzylinderrotation auf die Stabilitätsbereiche der auftretenden Moden im Detail untersucht werden. Im Vergleich zur Numerik zeigt sich hier eine quantitative Übereinstimmung. Bei einer größeren Wirbelzahl wurde unter anderem für gegeneinander rotierende Zylinder das raum-zeitliche Verhalten von zwei verschiedenen Arten von Spiralwellen, sowie deren Wechselwirkung untersucht. Für die im Fall gleichsinnig rotierender Zylinder auftretende Twist-Mode konnten die Vorhersagen der Theorie zu derem physikalischen Ursprung zum ersten Mal bestätigt werden.
 
Schlagworte:Taylor-Couette, Strukturbildung, Verzweigung, rotierende Zylinder, endliche Systeme, Spiralen, raum-zeitliches Verhalten, Laser-Doppler-Anemometrie, Particle-Image-Velocimetry, nichtlineare Dynamik
 
Dokumente:
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