Numerische Untersuchung wandnaher Transport- und Strukturbildungsprozesse in turbulenter Rayleigh-Bénard-Konvektion

Die dynamischen Prozesse in den Temperatur- und Geschwindigkeitsgrenzschichten einer turbulenten Konvektionsströmung sind von fundamentaler Bedeutung für eine genauere Bestimmung des globalen Wärmetransports. Im vorliegenden Projekt möchten wir die Dynamik und die Strukturbildungsprozesse in den Grenzschichten turbulenter Rayleigh-Bénard-Konvektion im Rahmen von direkten numerischen Simulationen untersuchen. Dabei sollen die Rayleigh- und Prandtlzahl sowie das Seitenverhältnis der zylindrischen Konvektionszelle variiert und die Abhängigkeit der globalen Transportgesetze von diesen Parametern untersucht werden. Gleichzeitig möchten wir die kohärenten Strukturen, ihre Dynamiken in den Grenzschichten und ihr statistisches Gewicht für die globalen Transporteigenschaften untersuchen. Unsere Simulationen werden die Unterschiede der Konvektionsgrenzschichten zu den klassischen Strömungsgrenzschichten herausstellen und den bei großen Rayleighzahlen beginnenden Übergang zur Turbulenz in der Grenzschicht auflösen.