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Experimente zur Spiraligen Turbulenz im Taylor-Spalt

机译：泰勒间隙中的螺旋湍流实验

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Spätestens seit der grundlegenden Arbeit von Coles 1965 werden die zahlreichen, sehr unterschiedlichen Strö-mungszustände des Taylor-Couette-Systems (Spalt zwischen koaxialen, rotierenden Zylindern) intensiv untersucht. Das System zeigt bei einfacher Geometrie eine Vielzahl von auffälligen Effekten strömungsmechanischer Instabilitäten und ein hohes Maß an Komplexität. In diesem Beitrag werden Strömungszustände betrachtet, die sich bei entgegengesetzter Rotation der Zylinder ergeben. Insbesondere wird der Übergang zur Turbulenz untersucht. Dabei zeigt sich als auffälliges Phänomen die sog. Spiralige Turbulenz: Zunächst intermittent auftretende, lokal begrenzte turbulente Bereiche schließen sich zu einem Band zusammen, das schraubenförmig den Zylinderspalt durchsetzt. Dieses turbulente Band existiert stabil, eingebettet in laminares Umfeld und bewegt sich mit einer eigenen Driftgeschwindigkeit in die Richtung, die der äußere Zylinder vorgibt. Erst bei weiterer Erhöhung der inneren Reynoldszahl erreicht man das Gebiet einer rein turbulenten Strömung (s. Bild 4). Dieses Verhalten ist in Grundzügen bereits bekannt. Hier sollen zwei Verfahren vorgestellt werden, die, gestützt auf Methoden der digitalen Bildverarbeitung, eine Visualisierung des Strömungsfeldes und Vermessung der auftretenden Strömungstypen ermöglichen. Dabei geschieht zum einen die geometrische Untersuchung der räumlichen Strukturen, zum anderen eine zeitlich aufgelöste Registrierung des Strömungsfeldes.
机译：自从Coles在1965年开展基础工作以来，对Taylor Couette系统（同轴旋转气缸之间的间隙）的许多非常不同的流动状态进行了深入研究。该系统具有简单的几何形状，显示出流体机械不稳定性和高度复杂性的多种惊人效果。在本文中，认为当气缸沿相反方向旋转时会出现流动状态。特别地，检查了向湍流的过渡。所谓的螺旋湍流表现为惊人的现象：最初是间歇性的，局部受限的湍流区域合并成一条带，以螺旋方式穿透圆柱体间隙。该湍流带稳定存在，嵌入层流环境中，并以其自身的漂移速度沿外圆柱体指示的方向移动。仅当内部雷诺数增加时，才达到纯湍流的面积（见图4）。这种行为的基本原理是已知的。本文介绍了两种方法，它们基于数字图像处理方法，可以可视化流场并测量发生的流类型。一方面，对空间结构进行几何检验，另一方面，对流场进行时间分辨配准。

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