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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:bsz:291-scidok-43460
URL: http://scidok.sulb.uni-saarland.de/volltexte/2011/4346/


Untersuchung von komplexen Wirbelströmungen mit newtonschem Fluid und Ferrofluiden im Taylor-Couette System

Investigation of complex vortex flow with newtonian fluid and ferrofluids in the Taylor-Couette system

Altmeyer, Sebastian

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SWD-Schlagwörter: Wirbelströmung , Taylor-Couette-Strömung , Magnetische Flüssigkeit , Wirbel <Physik> , Hydrodynamik , Hydrodynamische Gleichungen
Freie Schlagwörter (Deutsch): Komplexe Systeme
Freie Schlagwörter (Englisch): Taylor-Couette system , fluid dynamics , stability , nonlinearity , complex systems
PACS - Klassifikation: 47.65.-d , 47.65.Cb , 47.54.-r , 47.32.cf , 47.20.Ky
Institut: Fachrichtung 7.1 - Theoretische Physik
Fakultät: Fakultät 7 - Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät II
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Lücke, Manfred (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 30.09.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 06.10.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Mittels numerischer Simulationen wurden u.a. Bifurkationsverhalten, nichtlineare Dynamik, Stabilität, strukturelle Eigenschaften und das raumzeitliche Verhalten verschiedener Strömungszustände von newtonschen Flüssigkeiten bzw. von Ferrofluiden im Taylor-Couette System untersucht. Insbesondere wurde der Fragestellung nachgegangen, wie sich der Übergang zwischen topologisch unterschiedlichen Strukturen, wie toroidal geschlossenen Taylor Wirbeln und offenen, helikalen Spiral Wirbeln, vollzieht. Es konnte nachgewiesen werden, dass dieser Übergang über spezielle, sekundär bifurkierende Wirbelstrukturen, die toroidal geschlossenen Wavy Taylor Wirbel und die helikalen Wavy Spiral Wirbel, abläuft. Darüber hinaus wurde eine bislang unbekannte Form eines Übergangs zwischen SPI Lösungen unterschiedlicher Ganghöhe untersucht. Dabei treten sogenannte Mixed-Cross-Spirals auf, die als stabileZwischenzustände existieren.
Kurzfassung auf Englisch: Bifurcation behavior, non-linear dynamics, stability, structural properties, and spatio-temporal behavior of different flow states of Newtonian fluids as well as of ferrofluids in the Taylor-Couette system are investigated by numerical simulations of the Navier-Stokes equations. In particular, the transition between topologically different structures is examined, i.e. between the toroidally closed Taylor vortices and the open, helical spirals. These transitions are mediated by specific, secundarily bifurcating wavy structures, namely the toroidally closed wavy Taylor vortices and the helical wavy spiral vortices. Furthermore, a new kind of transitions between spiral states with different pitches accompanied by so-called mixed-cross-spirals as stable intermediate states was investigated.
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