Experimentelle und numerische Untersuchungen des Übergangs zur Turbulenz in einem Ringkanal mit wandparallelem axialem Magnetfeld

磁流体影响下的电流体中的湍流的附加或附加作用，在冶金领域中的应用，在Halbleitereinkristallzüchtung中有一个很大的作用，在电磁Bremsen中有一个很大的作用。磁流体动力学（MHD）中的湍流问题在2001年至2008年期间得到了广泛的研究。Bisherige Experimente liefern allergings kaum Informationen über die Strömungsstrukturen.一种严重的本征数值计算方法是使用特定的MHD-Grenzschichten的Seitenwänden的Vernachlässigung。这是一个解决方案，它是由韦尔登的前项目组成的。因此，我们在轴向环形通道中进行了一系列的金属试验，均匀的磁场和高强度的模拟，并根据最终的Krümmungsradius和Deckflächen进行了几何设计。在该实验中，采用平行磁场和大间隙的方法，解决了亚临界湍流的本征数值计算问题，使湍流形成韦尔登。模拟产生的变化在实验中恒定的参数Aspektverhältnis，Krümmungsradius和elektrische Leitfähigkeit的Seitenwände，wodderen Einfluss auf die Strömungszustände和Strukturen erfasten韦尔登。本课题是通过与美国密歇根大学的Zikanov教授进行数值计算和与中国沈阳东北大学的李文教授进行实验研究而完成的。Für diese Cooperationsbeziehungen韦尔登speziell Mittel beantragt.

Die Anfachung oder Unterdrückung von Turbulenz in elektrisch leitfähigen Fluiden unter Magnetfeldeinfluss spielt bei zahlreichen Anwendungen in der Metallurgie sowie in der Halbleitereinkristallzüchtung eine wichtige Rolle, beispielsweise beim elektromagnetischen Bremsen. Der Turbulenzübergang in magnetohydrodynamischen (MHD) Kanalströmungen wurde deshalb in den Jahren 2001 bis 2008 unter maßgeblicher Beteiligung beider Antragsteller untersucht. Bisherige Experimente liefern allerdings kaum Informationen über die Strömungsstrukturen. Ein ebenso gravierender Mangel der eigenen numerischen Vorarbeiten ist die Vernachlässigung von Seitenwänden mit deren speziellen MHD-Grenzschichten. Diese Einschränkungen sollen im Rahmen des vorliegenden Projekts überwunden werden. Dazu erfolgen in enger wechselseitiger Kopplung Flüssigmetallexperimente in einem Ringkanal im axialen, homogenen Magnetfeld und hochaufgelöste Simulationen derselben Geometrie unter Berücksichtigung des endlichem Krümmungsradius und der Deckflächen. In den Experimenten sollen eigene numerische Vorhersagen zum subkritischen Turbulenzübergang mit wandparallelem Magnetfeld und zur großskaligen Intermittenz als Erscheinungsform der Turbulenz erstmalig geprüft werden. Die Simulationen gestatten die Variation der im Experiment konstant gehaltenen Parameter Aspektverhältnis, Krümmungsradius und elektrische Leitfähigkeit der Seitenwände, wodurch deren Einfluss auf die Strömungszustände und Strukturen erfasst werden kann. Das Projekt ist durch enge Kooperation mit Prof. Zikanov (U Michigan, USA) auf numerischem und mit Prof. Ben Wen Li (Northeastern Univ. Shenyang, China) auf experimentellem Gebiet gekennzeichnet. Für diese Kooperationsbeziehungen werden speziell Mittel beantragt.