Experimentelle Messungen und statistische Modellierung kleinskaliger Turbulenz für unterschiedliche (nicht lokal isotrope) Strömungsbedingungen

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Im Zentrum dieses Antrags steht die Weiterentwicklung einer neuen Analysemethode, mit der es möglich ist, aus experimentellen Daten stochastische Modellgleichungen zu bestimmen und damit eine vollständigere Charakterisierung turbulenter Strömungen zu gewinnen. Mit dieser Methode sollen neue Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen großskaligen und kleinskaligen Strukturen der Turbulenz erzielt werden. Während bisher der erfolgreiche Einsatz dieser Methode für die idealisierte, lokal isotrope Turbulenz gezeigt wurde, soll nun diese Methode für anwendungsnähere, turbulente Strömungsbedingungen, die weder lokal isotrop noch homogen sind, weiterentwickelt werden. Da für nicht isotrope und nicht homogene Strömungen die Geschwindigkeitskomponenten in alle Raumrichtungen von Bedeutung sind, soll die Analysemethode auf Vektorfelder erweitert werden. Die nötigen Messdaten sollen in eigenen Experimenten erhoben werden. Daten von anderen experimentellen Gruppen sowie numerisch erzeugte Daten sollen vergleichend analysiert werden. Als grundlegender Aspekt muss die Markov-Eigenschaft nachgewiesen werden. Basierend hierauf soll Folgendes stochastisch eingehend untersucht werden: 1. die anisotrope, bzw. der Übergang in die anisotrope Turbulenz, 2. der Vergleich zwischen experimentellen und numerischen Daten möglichst gleicher Strömungsbedingungen. Das Fernziel der Arbeit ist zu erkunden, ob sich diese Methode zur Herleitung eines neuen Feinstrukturmodells zur numerischen Simulation einsetzen lässt.