Hydrodynamik fern vom thermodynamischen Gleichgewicht

Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael Bestehorn
FG Statistische Physik und Nichtlineare Dynamik
Fakultät 1

Die numerischen Untersuchungen befassen sich mit Systemen, die selbstorganisierte Strukturbildung fern vom thermodynamischen Gleichgewicht zeigen. Diese Strukturen sind makroskopisch und entstehen in der Regel durch Instabilitäten an bestimmten kritischen Punkten im Kontrollparameterraum. Typische makroskopische Strukturen sind Streifen, Quadrate oder Hexagone, aber auch laufende oder stehende Wellen. Der Schwerpunkt der Arbeiten liegt auf Fragestellungen aus dem Bereich der Hydrodynamik. Hier formen sich die Strukturen durch eine kollektive Bewegung der Flüssigkeit und/oder durch Deformation von Oberflächen oder Grenzflächen.

Strukturbildende Systeme

  • Konvektionsinstabilitäten in verschiedenen Flüssigkeiten
  • Oszillatorische Instabilitäten in binären Mischungen
  • Oberflächenwellen auf dünnen Filmen
  • Anwendung der Phasenfeldmethode auf Grenzschichten
  • Kontaktwinkel auf benetzenden und nicht-benetzenden Oberflächen

Entwicklung numerischer Verfahren und Modellierung

  • Lösung der hydrodynamischen Grundgleichungen in drei räumlichen Dimensionen
  • Schwache Turbulenz in Flüssigkeiten mit großer Biot-Zahl
  • Einfluss von Verdampfung und Kondensation auf Konvektionszellen
  • Ordnungsreduktion bei großen Gleichungssystemen

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