Studienführer Mathematik der Universität Bayreuth
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Stabilität in der Hydrodynamik

Das Rayleigh-Bénard-Problem:

Eine Schicht viskoser inkompressibler Flüssigkeit in bewegungslosem Zustand wird von unten geheizt. Die Graphik zeigt, wann thermische Konvektion und damit Musterbildung in Abhängigkeit von der Rayleighzahl R (in z-Richtung aufgetragen) und den reziproken Wellenzahlen tex2html_wrap_inline54tex2html_wrap_inline56 (in x,y-Richtung) einsetzt. R mißt die Intensität der Heizung, tex2html_wrap_inline54 und tex2html_wrap_inline56 geben die Wellenlängen der konvektierenden Flüssigkeit in den beiden horizontalen Richtungen der Schicht an. Ein Punkt tex2html_wrap_inline66 auf der Fläche zeigt an, bei welchem R welche Moden instabil werden.
 

tex2html_wrap82

Oberbeck-Boussinesq-Gleichungen:
 

eqnarray30
 

Dabei bezeichnet tex2html_wrap_inline70 das zur Fließbewegung gehörende Geschwindigkeitsvektorfeld, tex2html_wrap_inline72 die Temperaturverteilung und p den in der Flüssigkeit herrschenden Druck. Durch die angegebenen Gleichungen wird die zeitliche Entwicklung der Größen tex2html_wrap_inline76tex2html_wrap_inline72, p beschrieben.

Arbeitsgruppe: W. von Wahl, M. Birner, H.-Ch. Grunau, R. Kaiser, M. Neudert, B. Schmitt, L.-X. Xu, F. Zimmermann

Wolf von Wahl


Stefan Kebekus

Wed Oct 15 14:59:52 CEST 1997