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Experimental evidence for the boundary zonal flow in rotating Rayleigh-Benard convection

Wedi, Marcel und Moturi, Viswa und Funfschilling, Denis und Weiss, Stephan (2022) Experimental evidence for the boundary zonal flow in rotating Rayleigh-Benard convection. Journal of Fluid Mechanics, 939 (05), Seiten 1-19. Cambridge University Press. doi: 10.1017/jfm.2022.195. ISSN 0022-1120.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
613kB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1017/jfm.2022.195

Kurzfassung

We report on the presence of the boundary zonal flow in rotating Rayleigh-Benard convection evidenced by two-dimensional particle image velocimetry. Experiments were conducted in a cylindrical cell of aspect ratio between its diameter (D) and height (H) of G=D/H=1. As the working fluid we used various mixtures of water and glycerol, leading to Prandtl numbers in the range 6.6<Pr<75. The horizontal velocity components were measured at a horizontal cross-section at half height. The Rayleigh numbers were in the range 10e8 < Ra < 6.3e9. The effect of rotation is quantified by the Ekman number which was between 1.5e-5<Ek< 1.2e-3 in our experiment. With our results we show the first direct measurements of the boundary zonal flow - BZF that develops near the sidewall and was recently discovered in numerical simulations as well as in sparse and localized temperature measurements. We analyse the thickness of the BZF as well as its maximal velocity as function of Pr, Ra, and Ek, and compare these results with previous DNS results.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/186005/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:1469-7645 (Online), Published online by Cambridge University Press: 24 March 2022, A14
Titel:Experimental evidence for the boundary zonal flow in rotating Rayleigh-Benard convection
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wedi, MarcelMax Planck Institute for Dynamics and Self-OrganizationNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moturi, ViswaUniversite de StrasbourgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Funfschilling, DenisUniversite de StrasbourgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weiss, Stephanstephan.weiss (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1626-3780NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 Februar 2022
Erschienen in:Journal of Fluid Mechanics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:939
DOI:10.1017/jfm.2022.195
Seitenbereich:Seiten 1-19
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Professor Caulfield, C. P.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Cambridge University Press
Name der Reihe:JM Papers
ISSN:0022-1120
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thermal Convection, Turbulence, Rotation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Flugzeug und Validierung
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Experimentelle Verfahren, GO
Hinterlegt von: Micknaus, Ilka
Hinterlegt am:06 Apr 2022 16:57
Letzte Änderung:21 Sep 2023 12:46

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