Simulation und Tutorial für das klassische Taylor-Couette Strömungs-Experiment

Im Jahr 1923 hat Sir Geoffrey Ingram Taylor seine klassische Arbeit mit dem Titel "Stability of a Viscous Liquid contained between Two Rotating Cylinders" (Stabilität einer viskosen Flüssigkeit zwischen zwei rotierenden Zylindern) veröffentlicht. In dieser etwas längeren, wissenschaftlichen Publikation beschäftigt sich Taylor mit der Stabilität von Strömungen insbesondere mit der - mittlerweile unter diesem Namen bekannten - Taylor-Couette Strömung. Um zu zeigen wie genau moderne Simulationsmethoden mittlerweile geworden sind, haben wir ein Computermodell des klassischen Experiments erstellt und die originalen, experimentellen Werte mit den Ergebnissen der Simulation verglichen.

Taylor untersucht die Abstände von Wirbeln, die sich in einem Fluid formen, das zwischen zwei rotierenden Zylindern eingeschlossen ist. Diese Wirbel bilden sich je nach Distanz der Zylinder und dem Unterschied der Rotationsgeschwindigkeiten aus und sind jeweils sehr charakteristisch für den betrachteten Fall. Wir haben einen dieser Fälle ausgewählt, in dem der Abstand zwischen zwei Wirbeln mit 0,24 cm gemessen wurde. Die Simulation liefert - mit einem hinreichend genauen Mesh - 0,24 cm. Ein sehr schönes Beispiel für die Genauigkeit moderner CFD Software.

Nachdem diese Simulation auch ein nettes Beispiel für die Simulation von zeitunabhängigen, laminaren Strömungen abgibt, haben wir uns entschlossen die Arbeit als Tutorial zu veröffentlichen. Das (englische) pdf kann von untenstehendem Link heruntergeladen werden, die Dateien für das Tutorial finden sich im tar.gz-Archiv:

http://rheologic.net/sites/default/files/pdf/taylor_couette_tutorial-20160913.pdf
http://rheologic.net/sites/default/files/downloads/taylor_couette.tar.gz