Trajektorien-basierte Lagrangesche Ansätze zur Extraktion und Charakterisierung kohärenter Strukturen in turbulenter Konvektion

Projekt: Forschung

Projektbeteiligte

Turbulente Strömungen weisen oft großskalige, langlebige Strukturen auf, die globale Transport- und Mischprozesse entscheidend beeinflussen. Weder der Ursprung und die Dynamik dieser Superstrukturen noch deren Bedeutung für turbulente Strömungseigenschaften sind bisher vollständig verstanden. Das Schwerpunktprogramm zielt darauf ab, turbulente Superstrukturen auf Grundlage interdisziplinärer Forschungsansätze umfassend zu charakterisieren und zu verstehen. Dabei werden auch mathematische Beschreibungen solch kohärenten Strömungsverhaltens benötigt, ebenso wie entsprechende effiziente und zuverlässige numerische Verfahren für die Identifikation, Extraktion und Verfolgung kohärenter Strukturen und die Quantifizierung der zugrundeliegenden Transportprozesse.In diesem Projekt werden wir rigorose numerische Ansätze zur Approximation und Charakterisierung kohärenter Strukturen in turbulenten Strömungen entwickeln. Dazu werden wir Konzepte aus der Theorie dynamischer Systeme und der Ergodentheorie sowie aus dem Data-Mining heranziehen. Insbesondere sollen die Methoden direkt Lagrangesche Trajektorien verarbeiten, wie sie beispielsweise in Experimenten mit Particle-Tracking sowie aus einem Teilchenmodell in einer direkten numerischen Simulation gewonnen werden können. Zentrale Werkzeuge werden Transferoperator-basierte Ansätze sowie Methoden zum Clustern raumzeitlicher Daten sein, die es uns erlauben werden, die Entstehung und Dynamik von Superstrukturen in dreidimensionalen turbulenten Strömungen zu analysieren. Gemeinsam mit unseren interdisziplinären Projektpartnern innerhalb des Schwerpunktprogramms werden wir vor allem turbulente Konvektion betrachten.
StatusAbgeschlossen
Zeitraum01.09.1631.12.19
URLhttp://www.tu-ilmenau.de/de/turbspp/
Art der FinanzierungGefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Schwerpunktprogramms "Turbulent Superstructures"

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