Experimentelle Untersuchung der Strömungsstruktur in einer beheizten Kanalströmung

Abstract

Wir untersuchen eine Poiseuille-Stromung in einem von der Unterseite beheizten, rechteckigen Kanal auf experimentellem Wege. Dieser hat ein Aspektverhaltnis von Γ = Breite : Höhe = 25 : 2, als Fluid kommt Wasser zum Einsatz. Mittels Particle Image Velocimetry (PIV) messen wir das Geschwindigkeitsfeld der Strömung in einer Ebene parallel zur Kanalunterseite und erlangen so Zugang zu der sekundären, auftriebsinduzierten Strömung. Eine anschließende zeitliche Analyse der Messdaten grenzt Bereiche im Kanal voneinander ab, in denen laminare bzw. turbulente Aspekte der Strömungsstruktur identifiziert werden. Wir wenden dieses Verfahren unter variierendem thermischen Einfluss an. Dabei können zwei unterschiedliche Mechanismen des Regimewechsels von einer laminaren zu einer turbulenten Strömung beobachtet werden: ein sukzessiv fortschreitender Übergang einerseits sowie ab einer gewissen Archimedes-Zahl ein abrupter Übergang.