Turbulenz und Superstrukturen

BTU ist Teil eines neuen Schwerpunktprogramms der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)

Die BTU Cottbus–Senftenberg ist erneut an einem bundesweiten DFG-Schwerpunktprogramm beteiligt. Bereits in den Jahren 2007 bis 2013 war der Lehrstuhl Aerodynamik und Strömungslehre unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Christoph Egbers mit einem Referenzexperiment zu baroklinen Wellen in der Atmosphäre Teil des DFG-Schwerpunktprogramms "Meteorologie und Strömungsmechanik". In diesem Jahr arbeiten die Forscher nun an einem Experiment zur turbulenten Rohrströmung, um Ergebnisse für das neue Schwerpunktprogramm "Turbulenz und Superstrukturen" zu liefern. Unter der Leitung der Technischen Universität Ilmenau untersuchen 22 Forscherteams aus Deutschland, der Schweiz und den Niederlanden im Programm den Ursprung von Superstrukturen und ihrer Bedeutung für den turbulenten Transport von Impuls und Wärme. "Mit den Untersuchungen in der Rohrströmung sind wir in der Lage, die großräumigen Strukturen bei vollausgebildeter Turbulenz zu detektieren", sagt der Wissenschaftler.

Während der vergangenen Jahre ist das Interesse an großräumig organisierten, turbulenten Strukturen, die große und sehr große Bewegungen erzeugen, massiv gestiegen. Eine solide Definition ihrer Art und das Verständnis ihrer Entstehung sind aber bis heute unklar. Das neue Projekt fokussiert deshalb auf die Natur und die Herkunft dieser Strömungen. Experimente und numerische Simulationen sind sehr eng miteinander verzahnt.

"Mit Hilfe neuester Strömungsmesstechnik ist es uns gemeinsam mit unseren internationalen Partnern möglich, die ausgedehnten Superstrukturen unter kontrollierten Bedingungen in Strömungssimulationen und großen Windkanalexperimenten darzustellen und zu erforschen. Besonders stolz bin ich, weil wir die Rohrströmungs-Anlage in den letzten zehn Jahren aus eigenen Mitteln hier an der BTU aufgebaut haben", so Egbers.

Die Cottbuser Rohrströmungsanlage, "Cottbus Large Pipe Test Facility" kurz CoLa-Pipe, ist eines von vier deutschlandweiten Referenzexperimenten im neuen Schwerpunktprogramm. Inzwischen ist die Anlage der BTU eine der weltweit größten Anlagen dieser Art und Bestandteil des europäischen "Exzellenznetzwerks EUHIT zur gemeinsamen Nutzung von Turbulenz-Infrastruktur-Anlagen" in Europa. Weitere Rohrströmungsexperimente stehen an der Universität Princeton und in Italien an der Universität Bologna.

Um die schnellen und turbulenten Strömungen auch vermessen und visualisieren zu können, wurde dem Lehrstuhl durch das EFRE-Förderprogramm des Landes Brandenburg eine schnelle Strömungsmesseinrichtung bewilligt, sodass die Arbeiten an der turbulenten Rohrströmung im Schwerpunktprogramm nun beginnen können.

Das interdisziplinäre DFG-Schwerpunktprogramm SPP 1881 "Turbulente Superstrukturen" umfasst insgesamt 22 Teilprojekte. Unter der Leitung der Technischen Universität Ilmenau arbeiten Strömungsforscher, Physiker, Mathematiker und Informatiker aus Deutschland, der Schweiz und den Niederlanden in der ersten dreijährigen Phase des interdisziplinären Forschungsprogramms zusammen. Bei erfolgreicher Zwischenbilanz im Jahr 2019 wird das Programm um weitere drei Jahre verlängert.

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