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Neuer Forscherverbund zum Thema turbulente Strömungen

Wissenschaftler der Universitäten Cottbus, Marburg, Ilmenau, Erlangen-Nürnberg sowie das Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen arbeiten gemeinsam in einer neuen Forschergruppe, die sich mit turbulenten Strömungen beschäftigt. Hinter dem für Laien sperrigen Forschungsthema „Wandnahe Transport- und Strukturbildungsprozesse in turbulenten Rayleigh-Bénard-, Taylor-Couette- und Rohrströmungen“ verbirgt sich das Erkenntnisinteresse an Strömungen, wie sie zum Beispiel in Flugzeugkabinen, in großen Konzerthallen, aber auch in der Atmosphäre auftreten. Die bisher bekannten Theorien und Modelle zu diesen Strömungen sind noch unzureichend, denn sie weichen umso mehr von den gemessenen Werten ab, je stärker die Strömung turbulent wird. Hier setzt die Forschergruppe an, die sowohl eine Überprüfung der Theorien als auch die bessere Erforschung der Strömungsturbulenzen in Experimenten anstrebt. Seit Anfang des Jahres fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) das Verbundvorhaben mit 1,9 Millionen Euro.

„Die Beschreibung turbulenter Strömungen ist nach wie vor eine der größten Herausforderungen in den Ingenieurwissenschaften und der klassischen Physik“, heißt es hierzu auf der Homepage der Forschergruppe an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus, bei der die Federführung liegt. Einen besonderen Erkenntnisfortschritt ist den Verantwortlichen zufolge von der vergleichenden Untersuchung dreier fundamentaler Strömungen zu erwarten, die bisher meist getrennt betrachtet wurden: Dabei handelt es sich um thermische Konvektion in einer von unten geheizten Zelle (Rayleigh-Bénard-Strömung), Scherturbulenz zwischen zwei konzentrischen, sich drehenden Zylindern (Taylor-Couette-Strömung) sowie druckgetriebene Turbulenz in einer Rohrströmung. Wie die Verantwortlichen schreiben, solle die Forschergruppe neue Perspektiven eröffnen, um „die turbulente Dynamik in Wandnähe zu kontrollieren sowie komplexe turbulente Strömungen zuverlässiger in stark reduzierten Modellen zu beschreiben“. (TU Cottbus)