Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm
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DY: Dynamik und Statistische Physik
DY 17: Granulare Materie / Kontaktdynamik
DY 17.1: Vortrag
Montag, 26. März 2001, 15:45–16:00, S 7
Rayleigh-Taylor-Instabilität in einer sedimentierenden Suspension — •Camilla Völtz1, Werner Pesch2 und Ingo Rehberg1 — 1Universität Bayreuth, Institut für Experimentalphysik V, D-95440 Bayreuth — 2Universität Bayreuth, Institut für Theoretische Physik II, D-95440 Bayreuth
Experimentelle Untersuchungen zum Sedimentationsverhalten einer Suspension (z.B. Glyzerin und Sand) werden präsentiert. Dazu wird – analog zum klassischen Rayleigh-Taylor-Experiment – die Suspension über das reine Fluid geschichtet. Die Breite des Übergangsbereiches hängt dabei u.a. von der initialen Packungsdichte ab: Bei niedrigen Packungsdichten beobachtet man einen kontinuierlichen Dichteübergang zwischen Suspension und reinem Fluid, bei hohen Packungsdichten beobachtet man eher einen Dichtesprung.
Diese Schichtung der Suspension (mit größerer Dichte) über das reine Fluid führt dazu, dass die Grenzfläche instabil wird und die Suspension in das Fluid hineinsedimentiert. Dabei bildet die Suspension, je nach äußeren Parametern, verschiedenartige (z.B. fingerartige) Strukturen aus.
Wir prüfen, inwieweit die Grenzflächeninstabilität in der Suspension im Rahmen eines Rayleigh-Taylor-Modells für inhomogene Flüssigkeiten beschrieben werden kann. Das Rayleigh-Taylor-Modell wird dahingehend erweitert, dass sowohl die Hele-Shaw ähnlichen Randbedingungen als auch der allmähliche Dichteübergang berücksichtigt werden.