Investigation of the dynamics of large-scale circulation patterns in turbulent convection cells at very large aspect ratios with direct numerical simulations and experiments in compressed sulfur hexafluoride
Investigation of the dynamics of large-scale circulation patterns in turbulent convection cells at very large aspect ratios with direct numerical simulations and experiments in compressed sulfur hexafluoride
批准号:
255352004
负责人:
Dr. Christian Resagk
金额:
$0.0万
依托单位:
依托单位国家:
德国
项目类别:
Research Grants
财政年份:
2014
资助国家:
德国
项目状态:
已结题
起止时间:
2013-12-31 至 2016-12-31
中文摘要
自然界和技术中的许多湍流对流过程都存在于扩展的层或盒中,并显示出规则有序流动模式的层次,尽管相应的瑞利数和雷诺数表明了一个充分发展的湍流。在这个项目中,我们想要详细研究这种大尺度结构形成的时空动态。因此,压缩六氟化硫实验将与基于谱元法的大规模并行直接数值模拟相结合。这两种方法都将允许在瑞利数的非常大的纵横比系统中进行对流研究,这在以前是无法实现的。分析将澄清这种大尺度环流模式是否是从对流和弱非线性状态开始一直持续到完全湍流状态的遗迹。我们想确定模式演变的时间尺度,并研究它们的瑞利数依赖关系。该实验使我们能够研究相对于非布辛尼斯克效应的循环模式的稳健性。在模拟的基础上,我们希望开发振幅模型,该模型可以通过几个主导自由度来描述这些模式,从而在技术应用中产生对这些模式的控制的可能性。
英文摘要
Many turbulent convection processes in nature and technology are present in extended layers or boxes and show hierarchies of regular ordered flow patterns although the corresponding Rayleigh and Reynolds numbers suggest a fully developed turbulence. In this project we want to study this spatio-temporal dynamics of large-scale structure formation in detail. Therefore, experiments with compressed sulfur hexafluoride will be combined with massively parallel direct numerical simulations based on a spectral element method. Both approaches will allow for convection studies in very large aspect ratio systems at Rayleigh numbers that were not accessible before. The analyses will clarify if such large-scale circulation patterns are relics persisting all the way from the onset of convection and the weakly nonlinear regime into the full turbulent regime. We want to identify the time scales on which the patterns evolve and investigate their Rayleigh number dependence. The experiment allows us to study the robustness of the circulation patterns with respect to non-Boussinesq effects. Based on the simulations, we want to develop amplitude models which can describe the patterns by means of a few dominant degrees of freedom giving rise to the possibility of a control of these patterns in technological applications.
期刊论文(4)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
DOI:
10.1017/jfm.2018.297
发表时间:
2018-07-25
期刊:
JOURNAL OF FLUID MECHANICS
影响因子:
3.7
作者:
[Giannakis, Dimitrios, Kolchinskaya, Anastasiya, Schumacher, Joerg]
通讯作者:
Schumacher, Joerg
Assessment of horizontal velocity fields in square thermal convection cells with large aspect ratio
大纵横比方形热对流单元水平速度场评估
DOI:
10.1007/s00348-018-2626-9
发表时间:
2018
期刊:
Experiments in Fluids
影响因子:
2.4
作者:
[Kästner, Christian, Resagk, Christian, Westphalen, Jasper, Junghähnel, Manuela, Cierpka, Christian, Schumacher]
通讯作者:
Schumacher
DOI:
10.1017/jfm.2015.316
发表时间:
2015-08-01
期刊:
JOURNAL OF FLUID MECHANICS
影响因子:
3.7
作者:
[Emran, Mohammad S., Schumacher, Joerg]
通讯作者:
Schumacher, Joerg
Interface reconstruction between electrical conductive fluids from magnetic field measurements
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批准号:5310110
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项目类别:Research Units
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2001
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负责人:Dr. Christian Resagk
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依托单位:
Experimental Investigation and control of turbulent flow structures in mixed convection in a small-scale model experiment
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批准号:442083214
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:--
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负责人:Dr. Christian Resagk
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依托单位:
国内基金
海外基金
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发展基因编码的荧光探针揭示趋化因子CXCL10的时空动态及其调控机制
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批准号:32371150
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2023
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负责人:井淼
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依托单位:
β-arrestin2- MFN2-Mitochondrial Dynamics轴调控星形胶质细胞功能对抑郁症进程的影响及机制研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2023
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负责人:
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依托单位:
用于对微管动态结构实时定量分析的荧光探针
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批准号:32070708
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2020
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负责人:谢松波
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依托单位:
钱江潮汐影响下越江盾构开挖面动态泥膜形成机理及压力控制技术研究
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批准号:LY21E080004
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2020
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负责人:尹鑫晟
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依托单位:
层状半导体材料纳米结构中激子分离动力学研究
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批准号:22073022
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2020
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负责人:刘新风
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依托单位:
磁性薄膜和磁性纳米结构中的自旋动力学研究
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批准号:11174131
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2011
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负责人:游彪
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依托单位:
星系结构基本单元星团的研究
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批准号:11043006
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2010
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负责人:理查德迪何瑞斯
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依托单位:
星系恒星与气体的动力学演化
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批准号:11073025
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2010
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负责人:RainerSpurzem
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依托单位:
在我们的门前发掘化石——利用中国即将开展的巡天来研究银河系的演化
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批准号:11043005
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2010
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负责人:马丁史密斯
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依托单位:
物体运动对流场扰动的数学模型研究
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批准号:51072241
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2010
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负责人:李廷秋
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依托单位: