Projektdaten

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Thermische Konvektion bei großen Aspektverhältnissen: Die lokale und zeitliche Dynamik von Dissipationsprozessen

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Die Mehrzahl aller geophyslkallschen und lngenleurtechnlschen Konvektlonsprobleme Ist dadurch gekennzeichnet, daas deren laterale Ausdehnung die Höhe der Fluldschlcht um ein Vielfaches übersteigt. Nach wie vor ist allerdings der Fokus experimenteller und numerischer Arbeiten zum konvektivem Wärmeobergang auf Problemstellungen gerichtet, bei denen dieses sogenannte Aspektverhältnls eher klein, d. h. kleiner oder gleich eins Ist. Dies hängt Insbesondere damit zusammen, dass man vergleichbar hohe Raylelgh-Zahlen in Laborexperimenten unter anderem durch eine große vertikale Ausdehnung der Versuchsanordnung erreicht, welche In der Regel nicht beliebig durch eine laterale Erweiterung kompensiert werden kann. Diesem Umstand ist es auch geschuldet, dass phänomenologische Theorien zum konvektiven Wärmetransport, die In der Regel auf einer elndlmenslonalen Modellvorstellung ohne eine laterale Begrenzung basieren, bis heute experimentell nur eingeschränkt evaluiert werden konnten. Messungen des Wärmetransports und der thermischen Dlsslpatlonsrate In Experimenten mit hohem Aspektverhtlltnls (und hoher Rayleigh-Zahl) tragen dazu bei, diese Einschränkungen zu Oberwinden. Dies wollen die Antragsteller auch Im Folgeprojekt aufgreifen und im sogenannten .,llmenauer Fass" beide Größen bei Aspektverhältnlssen gleich oder größer als acht und bei Raylelgh-Zahlen bis 10"{12} messen. Im Vergleich zum Vorgängerprojekt, bei dem die zeitlich gemittelten Größen im Vordergrund standen, soll im hier beantragten Projekt der Fokus auf deren zeitlicher Dynamik liegen. Aus direkten numerischen Simulationen (DNS) von Scheel und Schumacher [J. Schumacher and J. D. Scheel. Extreme disslpatlon event due to plume collislon In a turbulent convectlon cell. Phys. Rev. E 94, 043104 (2018)] Ist bekannt, dass Insbesondere die thermische Dl11lpation1r1te zeitlich und auch lokal extrem starken Schwankungen unterliegt. Dies soll nun erstmalig auch im Experiment nachgewiesen werden....