Regensburg 1998 – wissenschaftliches Programm
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DY: Dynamik und Statistische Physik
DY 46: POSTER II
DY 46.24: Poster
Donnerstag, 26. März 1998, 14:30–17:30, B
Turbulente Bénard-Marangoni-Konvektion: Ergebnisse zweidimensionaler numerischer Simulationen — •Th. Boeck und A. Thess — Institut für Luft– und Raumfahrttechnik, TU Dresden
In einer ebenen, von unten geheizten Flüssigkeitsschicht mit freier Oberfläche kann der Ruhezustand durch die Temperaturabhängigkeit der Oberflächenspannung (Marangoni–Effekt) instabil werden. Bei kleinen Prandtl-Zahlen P zeigen zweidimensionale Computersimulationen dieser sog. Bénard-Marangoni-Konvektion eine turbulente Dynamik. Voraussetzung dafür ist ein genügend hoher, über der Schicht abfallender Temperaturgradient, der durch die dimensionslose Marangoni-Zahl Ma repräsentiert wird. Unsere Simulationen für P=0.1 zeigen eine signifikante Abschwächung im Anwachsen des Wärmestromes (gemessen durch die dimensionslose Nusselt-Zahl Nu) mit Ma beim Übergang zu komplexer raumzeitlicher Dynamik. Während das laminare Schwungrad-Regime [1] durch die Relation Nu ∼ Ma1/3 gekennzeichnet ist, wird im turbulenten Regime ein kleinerer Exponent beobachtet, der von den theoretischen Vorhersagen [2] abweicht. Die Diskrepanz hat ihre Ursache im Auftreten laminarer Temperaturgrenzschichten bei gleichzeitiger turbulenter viskoser Dissipation in dem untersuchten Bereich von Marangoni-Zahlen.
[1] T. Boeck, A. Thess, J. Fluid Mech. 350, 149 (1997),
[2] A. Pumir, L. Blumenfeld, Phys. Rev. E 54, R4529 (1996).