Referenzexperiment für Untersuchungen der Dynamik und Koexistenz von großräumigen und kleinskaligen Strömungsstrukturen am Beispiel barokliner und Schwerewellen

以斜压波和重力波为例研究大尺度和小尺度流动结构的动力学和共存的参考实验

• 批准号: 42614931
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Christoph Egbers
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl Aerodynamik und Strömungslehre
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2006-12-31 至 2014-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/42614931?language=en
• 关键词: Referenzexperiment; Untersuchungen; der; Dynamik; und

Die thermisch getriebene Strömung in einem rotierenden Zylinderspalt (Barokliner Wellentank) dient als Referenzexperiment für das Schwerpunktprogramm (SPP) MetStröm. Dieses Experiment ist ein anerkanntes Modell für meteorologische Strömungen und ist als Referenzexperiment für den MetStröm Teilbereich „Große Skalen/Dynamik“ besonders geeignet, weil es sehr gut kontrollierbare Randbedingungen besitzt und bereits zahlreiche internationale Gruppen Untersuchungen im leicht überkritischen Wellenbereich mit diesem Modell durchgeführt haben. Die im Referenzexperiment gemachten (Phase 1) und für die Zukunft geplanten Untersuchungen (Phase 2) gehen aber über die früher gemachten Arbeiten hinaus und beziehen sich auf die Charakterisierung bisher nur sehr wenig untersuchter koexistierender groß- und kleinräumiger Strukturen beim Übergang in die Turbulenz.Im Rahmen der für Phase 2 geplanten Referenzexperimente konzentrieren wir uns auf simultane Geschwindigkeits- und Temperaturmessungen mit dem Fokus auf kleinskalige Strukturen. Diese werden vornehmlich für weit überkritische Bereiche mit hohen Taylorzahlen beobachtet, in denen das Strömungsregime typischerweise eine Vielzahl koexistierender Skalen aufweist. Zur quantitativen Bestimmung der Strömungsfelder sind bewährte räumlich und zeitlich hochauflösende berührungsfreie Messverfahren (LDA- und PIV-Messungen) vorgesehen. Gleichzeitig mit PIV- und LDA-Messungen werden Temperaturfelder an der Oberfläche mit einer Infrarot-Kamera quantitativ bestimmt. In Phase 1 konnten wir bereits solche simultanen Messungen durchführen. Für Phase 2 wollen wir aber noch weiter in das irreguläre Regime vordringen. Dazu muss der bestehende Experimentaufbau mit einem Schleifring ausgestattet werden, der eine Co-Rotation der Kameras mit dem Zylinderspalt erlaubt.Simultane Messungen von Geschwindigkeit und Temperatur erlauben es, punktuelle, zeitlich hoch aufgelöste LDA-Messungen dem „globalen Wellenfeld“ zuzuordnen. Auch lassen sich PIV-Messungen in radialer-axialer Ebene durchführen, ohne den Bezug zum Wellenfeld zu verlieren. Dies ist zum einen wichtig für die Interpretation der Daten, zum anderen können Strukturen gefunden werden, die mit dem PIV-System allein nicht zu erfassen sind. Nicht zuletzt erhöhen simultane Messungen von Temperatur und Geschwindigkeit die Qualität der Benchmarkdaten für numerische Verfahren ganz erheblich.Zur Auswertung der Daten und zur Charakterisierung der gemessenen Zustände werden Methoden der nichtlinearen Zeitreihenanalyse eingesetzt. Gemessene Felder werden mit bewährten Verfahren der Multivariaten Statistik analysiert. Etablierte Verfahren werden aber auch an die speziellen Gegebenheiten unseres Experiments angepasst, um z.B. die Zylindersymmetrie geeignet auszunutzen. Phase 1 hat gezeigt, dass solche Analysen nicht nur nützlich sind zum Aufbereiten der Daten, sondern auch neue Einblicke in die Dynamik bei Regimeübergängen erlauben. Für Phase 2 planen wir auch numerische Experimente an der BTU Cottbus, die in enger Kooperation mit numerischen Arbeitsgruppen aufgesetzt werden. Solche Experimente sind wichtig, um Messungen, insbesondere von kleinskaligen Phänomenen, vor Ort zu unterstützen. Alle gewonnenen Messdaten und Ergebnisse werden den numerischen Arbeitsgruppen innerhalb des Schwerpunktprogramms als Benchmarkdaten zur Verfügung gestellt. Eine Internet Plattform zum Herunterladen der Daten ist bereits in Arbeit. Tabelle 1 zeigt bisherige und zukünftige Kooperationen innerhalb von MetStröm. Für Phase 3 planen wir, zusätzlich topographische Rossby- und Schwerewellen im Zylinderspalt anzuregen und deren Wechselwirkung mit den baroklinen Wellen experimentell zu untersuchen.

Die thermisch getriebene Strömung in einem rotierenden Zylinderspalt (Barokliner Wellentank) dient als Referenzexperiment f<e:1> r das Schwerpunktprogramm (SPP) MetStröm。dies Experiment ist ein anerkanntes model fll meteorologische Strömungen und ist als Referenzexperiment fre den MetStröm Teilbereich " Große Skalen/Dynamik " besonders geeiget, weil es sehr gut kontrolliberberdingungen besitzt and bereits zahlreiche internationale Gruppen Untersuchungen in leicht berkritischen Wellenbereich mit diesem modelell durchgefhrt haben。Die in Referenzexperiment gemachten (Phase 1) and fr Die Zukunft geplanten Untersuchungen (Phase 2) gehen aber <s:1> Die frher gemachten Arbeiten hinaus and beziehen sich auf Die Charakterisierung bisher nur sehr wenig untersuchter koexistierender groß- und kleinräumiger在Die Turbulenz中struckturen beim Übergang。在Rahmen der fgr 2阶段，geplanten Referenzexperimente konzentrieren wir .同时，Geschwindigkeits- and temperature messungen . Fokus auf kleinskalige Strukturen。在德国，我们将学习如何<s:1>学习如何<e:1>学习如何学习，在德国，我们将学习如何Strömungsregime学习如何学习如何学习。zr定量分析与研究Strömungsfelder sind bewährte räumlich und zeitlich hochauflösende bergsfreie messverfaren (LDA- und PIV-Messungen) vorgesehen。PIV-和LDA-Messungen werden温度场仪和derOberfläche - mit -红外相机定量估计。在第1阶段，konnir - berits solche simultanen Messungen durchfhren。<s:1> r期第2期试验结果为：1、0、0、0、0、0、0、0、0。大牛的实验研究表明：实验研究表明：摄像机的共旋转研究表明：摄像机的共旋转表明：摄像机的共旋转表明：摄像机的共旋转表明：摄像机的共旋转表明：摄像机的共旋转表明：摄像机的共旋转表明：摄像机的共旋转表明：摄像机的共旋转表明：摄像机的共旋转表明：摄像机的共旋转表明：同时，Messungen von Geschwindigkeit and temperature, punktuelle, zeitlich hoch aufgelöste ldf -Messungen dem " globalen Wellenfeld " zuzuordnen。在径向轴向轴上的PIV-Messungen [j]； [j]; [j]；die ist zum einen wiichtig fgr die Interpretation der Daten, zum anderen können Strukturen gefunden werden, die mit dem PIV-System allein nicht zufassen sind。1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1。数据分析与特征分析与分析：Zustände数据分析与特征分析与分析：Gemessene Felder werden mit bewährten Verfahren der多元统计分析。[2] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [4]第1阶段，通过对数据的分析和分析，我们发现数据的分析和分析都是基于动力学的，我们发现数据的分析和分析都是基于动力学的。第二期计划由数学实验和BTU标准组成，并与数学实验小组合作完成。Solche experimentente sichtig, um Messungen, insbesonere von kleinskaligen Phänomenen, vor u unterst<e:1> tzen。在此基础上，建立了数学模型和数学模型，建立了数学模型和数学模型。在线互联网平台（以下简称“互联网平台”）承载了香港的互联网文化遗产。表1 zeigt bisherige und zuknftige Kooperationen innerhalb von MetStröm。第<s:1>阶段3规划wir， zusätzlich topographische Rossby- und schwerwellen in Zylinderspalt and zuregen and deren wewerwellen mitden baroklinen Wellen实验告诉zutersuchen。