Turbulenz ist ein wesentlicher Bestandteil atmosphärischer Wolken. Die turbulente Mischung trockener mit feuchter Luft verstärkt Fluktuationen in den physikalischen Feldern von Wasserdampf und Temperatur. Aufgrund der starken Intermittenz und des chaotischen Charakters turbulenter Strömungen beeinflussen…
Die zentrale Fragestellung dieser Dissertation lautet: Wie können kohärente Strukturen in turbulenter Rayleigh-Benard-Konvektion (RBC) über lange Zeiträume hinweg gemessen werden? RBC ist durch die Kopplung von Geschwindigkeits- und Temperaturfeldern gekennzeichnet, beide Felder sind entscheidend für…
We apply physics-informed neural networks to three-dimensional Rayleigh–Bénard convection in a cubic cell with a Rayleigh number of Ra = 106 and a Prandtl number of Pr = 0.7 to assimilate the velocity vector field from given temperature fields and vice versa. With the respective ground truth data provided…
Im Rahmen der Energiewende nehmen thermische Energiespeicher eine wichtige Rolle in der mittel- bis langfristigen Energiespeicherung erneuerbarer Energien ein. Dabei können thermische Schichtenspeicher grundsätzlich hohe exergetische Effizienzen erreichen, sofern die thermische Schichtung mit hohen Temperaturgradienten…
Diese Promotionsschrift befasst sich mit der experimentellen Untersuchung des Wärmetransports und Stofftransfers feuchter Luft mit Phasentransition an einer Oberfläche. Eine Motivation hierfür gibt unter anderem das vermehrte Auftreten von unerwünschter Kondensation innerhalb von Automobilscheinwerfern.…
Current models to determine the risk of airborne disease infection are typically based on a backward quantification of observed infections, leading to uncertainties, e.g., due to the lack of knowledge whether the index person was a superspreader. In contrast, the present work presents a forward infection…
Diese Arbeit präsentiert direkte numerische Simulationen von turbulenter Strömung feuchter Luft durch einen gekühlten, vertikalen Kanal. Die Kombination von Feuchtigkeit, Temperatur und Mischkonvektion tritt in der Belüftung von Fahrgasträumen auf. In dieser Anwendung stellt unerwünschte Kondensation…
In der vorliegenden Arbeit werden die Auswirkungen der Motorkühlluft auf den aerodynamischen Widerstand von Kraftfahrzeugen am Beispiel eines Golf 7 analysiert. Hierzu werden Untersuchungen im Windkanal der Volkswagen AG sowie numerische Strömungssimulationen basierend auf der Lattice-Boltzmann-Methode…
The results of simultaneous measurements of velocity and temperature fields in a turbulent mixed convection airflow are analyzed and discussed. To access local temperature and velocity fields in airflows, we present a combination of stereoscopic particle image velocimetry and particle image thermometry.…
Die kombinierte, experimentelle Erfassung der Strukturen in einer Strömung und der dadurch verursachten Schallabstrahlung ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Als Messmethoden kamen einerseits die Particle Image Velocimetry (PIV), mit Hilfe derer Schwankungsgrößen im Strömungsfeld innerhalb einer…
Diese Arbeit befasst sich mit zwei verschiedenen Typen des dynamischen Verhaltens von Strömungsstrukturen in turbulenter Mischkonvektion. Zu deren Untersuchung wurden Experimente in einer quaderförmigen Rayleigh-Bénard-Zelle, welche durch Lufteinlässe und -auslässe erweitert wurde, durchgeführt. Diese…
Die Auslegung von Belüftungssystemen in Flugzeugen, Zügen und Autos ist in erster Linie von der Erfahrung und dem Fachwissen der Entwicklungsingenieure sowie intensiven Tests abhängig. Mit numerischen Optimierungsverfahren ist es jedoch möglich, die Systeme noch weiter zu verbessern. In der vorliegenden…
This paper presents a new framework for particle tracking based on a Gaussian Mixture Model (GMM). It is an extension of the state-of-the-art iterative reconstruction of individual particles by a continuous modeling of the particle trajectories considering the position and velocity as coupled quantities.…
In der vorliegenden Arbeit wurden die Interaktionen zwischen Strömungsstrukturen in turbulenten Mischkonvektionsströmungen untersucht. Anhand von direkten numerischen Simulationen eines differentiell beheizten vertikalen Kanals wurde die Strömung im Hinblick auf die thermisch induzierte Dämpfung und…
Reconfiguration events in turbulent mixed convection, i.e. the superposition of thermal and forced flow contributions, at the two different Richardson numbers and and similar Rayleigh numbers of are investigated with tomographic particle image velocimetry in combination with local temperature measurements.…
We carried out an experimental study on the moisture transfer and the heat transport in warm and humid air flows between the cabin lining and the fuselage skin. The measurements were performed in a rectangular gap channel, representing the space between fuselage and cabin wall. Long-term measurements…
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der Interaktionen zwischen turbulenter Konvektion und Oberflächenstrahlung durch direkte numerische Simulationen. Bei dem untersuchten Bereich handelt es sich um eine quaderförmige Konvektionszelle, die durch horizontale Platten endlicher Dicke begrenzt…
In this thesis, I studied the turbulent motion in oscillating pipe flow
(OP) by means of direct numerical simulation (DNS) techniques.
Understanding shear-driven turbulence in oscillating internal flows is of
general scientific importance and OP is a canonical test case for this
class of problems.…