Projektdaten

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Experimentelle Untersuchung von gekoppelten MHD- und Strahlungseffekten in Rayleigh-Benard-Konvektion

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Rayleigh-Benard-Konvektion (RBK) ist ein klassisches Modellexperiment zur Untersuchung von Konvektionsströmungen und natürlichen Wärmeübertragungsprozessen. Bei den gegenwärtig sehr an Bedeutung gewinnenden Disziplinen wie erneuerbare Energien, Energiespeicherung und Luftfahrt spielen die Einflüsse von elektromagnetischen Feldern und von Strahlungseffekten in Strömungen mit Wärmeübertragung eine immer wichtigere Rolle. Das vorliegende Projektvorhaben verfolgt das Ziel, experimentelle Grundlagenuntersuchungen zum Strömungs- und Wärmetransportverhalten in der RBK durchzuführen, die durch die kombinierten Effekte von Wärmestrahlung und magnetischen Feldern beeinflusst wird. Systematische fundamentale Untersuchengen zu diesen kombinierten Effekten, die für Systeme, die bei hohen Temperaturen und mit elektrisch leitfähigen Fluiden arbeiten, von hoher Bedeutung sind, wurden nach Kenntnis der Antragsteller bisher noch nicht durchgeführt. Aufgrund der vorliegenden Erfahrungen und der vorhandenen experimentellen Infrastruktur wird bei den Modellexperimenten im Temperaturbereich bis 600 K und bei starken Magnetfeldern bis 5 T gearbeitet. Das erklärte Ziel der geplanten Untersuchungen ist es, den funktionalen Zusammenhang des konvektiven Wärmetransports und der entstehenden Strömungsstrukturen in Form der Nusselt-Zahl und der Reynolds-Zahl in Abhängigkeit von den Kontrollparametem Rayleigh-Zahl (thermischen Antrieb), Planck-Zahl (Wärmestrahlung) und Hartmann-Zahl (Magnetfeldeinfluss) zu bestimmen. Dabei spielen auch die Transition von laminarer zu turbulenter bzw. der Übergang in das ultimative Regime eine wichtige Rolle. In Hinblick auf relevante ingenieurtechnische Anwendungen dienen die gefundenen Zusammenhänge u. a. zur Vermeidung von kritischen fluidmechanischen und thermischen Zuständen in Hochtemperatur-Energiespeichern und Flüssigmetall-Batterien.