N. Hoffmann, F.H. Busse

Die lineare Stabilität sowie sekundäre Strömungszustände der ebenen, horizontal unendlich ausgedehnten, laminaren Ekman-Couette-Strömung im rotierenden Bezugssystem wurden numerisch untersucht, um Einblick in das Stabilitätsverhalten dreidimensionaler Scherströmungen in rotierenden Bezugssystemen zu gewinnen. Die untersuchte Geometrie ermöglicht eine Verknüpfung des Problems der Stabilität der idealen laminaren Ekman-Schicht mit dem allgemeineren Problem der Stabilität der ebenen Couette-Strömung im rotierenden System. Mittels eines numerischen Schießverfahrens wurden die kritischen Parameter für die Instabilität der Grundströmung gegenüber horizontal periodischen, zweidimensionalen Störungen bestimmt. Bei schwacher Rotation zeigen sich als Instabilitäten stationäre, die gesamte Schicht ausfüllende Rollen. Die neutrale Fläche hat ein einziges Minimum. Bei starker Rotation treten driftende Rollen auf, die ihren Schwerpunkt jeweils in den Grenzschichten haben. Die neutrale Fläche zeigt zwei Minima, die zwei Instabilitätsmechanismen (Typ I und Typ II) zugeordnet sind. Bei sehr starker Rotation lassen sich die Ergebnisse früherer Untersuchungen zur linearen Stabilität der laminaren Ekman-Schicht reproduzieren. Im Bereich oberhalb der kritischen Reynoldszahl wurden Lösungen der vollständigen, nichtlinearen Navier-Stokes-Gleichungen mit einem Galerkinverfahren gewonnen. Neben den auf lineare Instabilität zurückgehenden Lösungen zeigen sich dabei auch sekundäre Strömungsformen, die sich nicht mit Ergebnissen der linearen Analyse in Beziehung bringen lassen.

9. DGLR-Fach-Symposium, Erlangen, 1994

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 6 Seiten

DGLR-Bericht, 1994, 1994-04, Strömungen mit Ablösung; S.240-245; 1994; Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn

NA

aerodynamics

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1994