An Experimental Study of Bulk Turbulence in Dilute Polymer Solutions

粘弹性湍流是两个非常复杂的强物理问题，流体中的湍流是非牛顿流体的特征。他们在Zusammenhang与一个Vielzahl von noch nicht verstandenen Phänomenen一起工作，就像Zugabe geringster Mengen langkettiger，flexible Polymere减少了大量的Strömungswiderstandes。作为一个简单的模型，弹性自由度的加权选择方法与Flüssigkeit方法相结合，可以进行理论检验。在一个很好的项目中，利用我们研究所的三维拉格朗日方程组，详细介绍了在更广泛的研究中对聚合物中的体相湍流的测量。动力学的垂直推力必须在Kolmogorovskala附近，在Kolmogorovlänge的边界也是如此，韦尔登。欧拉方程必须研究拉格朗日状态方程，这是韦尔登方程的一个重要组成部分，它是在高分子动力学的基础上，通过数值计算得到的，它直接影响到湍流的韦尔登过程。大骨架的不均匀性和各向异性的影响将被揭示，即在一个各向同性和均匀的骨架中存在着一个均匀的Scherprofil。用传感器对数据进行解释和检验，就能得到流变学的特征值，就像韦尔登实验中的剪切和拉伸一样。我们的结果是，在拉格朗日方程的解中，第一种方法是在大体积湍流中进行数值计算。实验结果韦尔登是很好的，理论和数值模拟都是很重要的。Sie könnten uns ebenfalls wichtige Einblicke liefern，die weitere theoretische Entwicklungen ermöglichen und neue oder verbesserte Simulationmodelle aufzustellen helfen.

Viskoelastische Turbulenz vereinigt zwei sehr komplexe Probleme der Strömungsphysik, die Turbulenz in Flüssigkeiten sowie die Eigenschaften von nicht-Newtonschen Fluiden. Sie steht im Zusammenhang mit einer Vielzahl von noch nicht verstandenen Phänomenen, wie etwa der drastischen Reduktion des turbulenten Strömungswiderstandes durch Zugabe geringster Mengen langkettiger, flexibler Polymere. Es gibt zwar erfolgversprechende Modelle, die die Wechselwirkung der elastischen Freiheitsgrade mit der Flüssigkeit zu verstehen versuchen, jedoch mangelt es an strengen Tests der Theorien. Im beantragten Projekt sollen daher, mit Hilfe des vor kurzem in unserem Institut entwickelten dreidimensionalen Systems zur Verfolgung Lagrangescher Teilchen, detaillierte Messungen der Bulk-Turbulenz in verdünnten Polymerlösungen in weiter Entfernung von den Rändern erfolgen. Das dynamische Verhalten turbulenter Strömungen soll sowohl oberhalb der Kolmogorovskala, als auch im Bereich der Kolmogorovlänge untersucht werden. Die Eulersche sowie die Lagrangesche Statistiken sollen studiert werden, wobei der Schwerpunkt auf der Untersuchung der letzteren liegt, da sie mit der Dynamik der Polymermoleküle, die von der Turbulenz mitgetragen werden, direkt verbunden ist. Der Einfluss der Inhomogenität und der Anisotropie der großen Skalen wird untersucht, indem man Messungen in annähernd isotropen und homogenen Strömungen mit denen in Strömungen mit einem mittleren Scherprofil vergleicht. Zur Interpretation der Daten und zum Vergleich mit Ergebnissen vorheriger Messungen sollen ebenfalls die rheologischen Eigenschaften, wie Scher- und Dehnungsviskosität der im Experiment verwendeten Lösungen gemessen werden. Unsere Ergebnisse, insbesonders die Lagrangeschen Messungen, zählen zu den ersten dieser Art in der Bulk-Turbulenz bei hohen Reynoldszahlen. Die experimentellen Ergebnisse werden dazu genutzt, die bereits vorhandenen Theorien und numerischen Simulationen kritisch zu prüfen. Sie könnten uns ebenfalls wichtige Einblicke liefern, die weitere theoretische Entwicklungen ermöglichen und neue oder verbesserte Simulationsmodelle aufzustellen helfen.