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Turbulent Boundary Layer in High Rayleigh Number Convection in Air

du Puits, Ronald und Li, Ling und Resagk, Christian und Thess, André und Willert, Christian (2014) Turbulent Boundary Layer in High Rayleigh Number Convection in Air. Physical Review Letters, 112 (12), Seiten 124301-1. American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevLett.112.124301. ISSN 0031-9007.

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Offizielle URL: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.112.124301

Kurzfassung

Flow visualizations and particle image velocimetry measurements in the boundary layer of a Rayleigh-Bénard experiment are presented for the Rayleigh number Ra=1.4 x 10E10. Our visualizations indicate that the appearance of the flow structures is similar to ordinary (isothermal) turbulent boundary layers. Our particle image velocimetry measurements show that vorticity with both positive and negative sign is generated and that the smallest flow structures are 1 order of magnitude smaller than the boundary layer thickness. Additional local measurements using laser Doppler velocimetry yield turbulence intensities up to I=0.4 as in turbulent atmospheric boundary layers. From our observations, we conclude that the convective boundary layer becomes turbulent locally and temporarily although its Reynolds number Re≈200 is considerably smaller than the value 420 underlying existing phenomenological theories. We think that, in turbulent Rayleigh-Bénard convection, the transition of the boundary layer towards turbulence depends on subtle details of the flow field and is therefore not universal.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/88729/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Turbulent Boundary Layer in High Rayleigh Number Convection in Air
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
du Puits, RonaldTechnische Universität IlmenauNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Li, LingTechnische Universität IlmenauNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Resagk, ChristianTechnische Universität IlmenauNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thess, AndréTechnische Universität IlmenauNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Willert, Christianchris.willert (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 März 2014
Erschienen in:Physical Review Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:112
DOI:10.1103/PhysRevLett.112.124301
Seitenbereich:Seiten 124301-1
Verlag:American Physical Society
ISSN:0031-9007
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Rayleigh Benard convection, flow visualization, particle image velocimetry, transition to turbulence, boundary layer
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Antriebe (alt)
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L ER - Antriebsforschung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Triebwerk und Validierungsmethoden (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Triebwerksmesstechnik
Hinterlegt von: Willert, Dr.phil. Christian
Hinterlegt am:05 Mai 2014 14:56
Letzte Änderung:31 Jul 2019 19:45

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