Experimental investigation of superstructures in turbulent liquid metal convection
液态金属湍流对流上部结构的实验研究
基本信息
- 批准号:428906173
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Priority Programmes
- 财政年份:2019
- 资助国家:德国
- 起止时间:2018-12-31 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The appearance of thermal superstructures in turbulent convection within very low Prandtl number fluids will be investigated experimentally in a large aspect ratio domain. The experiments will be conducted using the liquid metal Gallium-Indium-Tin (GaInSn) that has a Prandtl number of Pr ≈ 0.03. Combined temperature and velocity measurements will provide detailed information about turbulent, convective superstructures and their dynamics. A novel Ultrasound-Doppler-Array technique will be used to measure for the first time two dimensional velocity vector fields of the superstructures in a turbulent liquid metal convection. The velocity measurements are complemented by simultaneous temperature measurements at up to 100 measuring positions to enable spatio-temporal mapping of the temperature distribution in the thermal boundary layer. High-frequency sampling of the velocity and temperature field at local positions will be performed to obtain turbulent statistics while long time measurements over ten thousands of convective freefall time units will reveal the long-term dynamics of the flow pattern. Besides that, we will provide scalings for the heat and momentum transport. The proposed experiments will set a new milestone for a deeper understanding of turbulent superstructures at very low Prandtl numbers with regard to their major relevance both in geo- and astrophysical flows as well as in engineering systems.
在非常低的printtl数字烟道中,将在较大的纵横比域中对湍流结构中的热上层建筑的出现进行研究。实验将使用具有PR≈0.03的printtl数量的液态金属镀与式印度甲苯(Gainsn)进行。合并的温度和速度测量将提供有关湍流,对流上层建筑及其动态的详细信息。一种新型的超声多普勒阵列技术将首次用于测量湍流液体金属结构中上层建筑的二维速度矢量场。速度测量值是通过最多100个测量位置的简单温度测量完成的,以实现热边界层温度分布的时空映射。将进行局部位置的速度和温度场的高频采样以获得湍流统计,而长时间测量值超过一千个对流自由落体时间单元将揭示流动模式的长期动态。除此之外,我们还将为热量和动量传输提供尺度。拟议的实验将为在地理和天体物理流以及工程系统中的主要相关性以及工程系统中的主要相关性方面,以更深入的湍流上层建筑的更深入地理解一个新的里程碑。
项目成果
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