Thermische Konvektion im Kugelspalt

Travnikov V.

In dieser Arbeit wurde die thermische Konvektion im Kugelspalt unter dem Einfluss eines radialen Kraftfeldes numerisch untersucht.Es handelt sich dabei um die thermische Konvektion im radialen Kraftfeld, das durch die Anwendung eines schnell oszillierenden elektrischen Hochspannungsfeldes erzeugt wird. Die Konvektion wurde sowohl ohne als auch mit dem Einfluss der Rotation untersucht.Im Fall ohne Rotation gibt es keine Grundströmung. Die vorliegende Physik lässt sich mit dem klassischen Rayleigh – Benard Problem zwischen zwei ebenen Platten vergleichen. Es wurden die kritischen Rayleighzahlen für den Einsatz der thermischen Konvektion als Funktion der Spaltweite r berechnet und dargestellt. Die Stabilitätsanalyse im nichtrotietenden Fall wurde sowohl mit Hilfe der Energie- als auch der linearen Stabilitätsanalyse durchgeführt.Betrachtet man die Konvektion mit Rotation, entsteht durch die Zentrifugalkraft eine Grundströmung, die zuerst numerisch berechnet wird und deren Stabilität im Rahmen der linearen Stabilitätstheorie untersucht wird.Anschließend wurden die dreidimensionalen Strömungen bei weit überkritischen Rayleighzahlen berechnet. Bei dieser Untersuchung wurde eine zweite kritische Rayleighzahl gefunden, bei der die Amplitude von der Zeit abhängig wird.