Pattern Formation in Spatially Forced Thermal Convection

Musterbildung in Thermischer Konvektion unter räumlich variierenden Randbedingungen

by Stephan Weiß
Doctoral thesis
Date of Examination:2009-10-14
Date of issue:2010-02-04
Advisor:Prof. Dr. Eberhard Bodenschatz
Referee:Prof. Dr. Eberhard Bodenschatz
Referee:Prof. Dr. Andreas Tilgner
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2628

 

 

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Description:Dissertation

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Abstract

English

In this work experimental results on forced thermal convection are presented. Experiments were done in a large aspect ratio cell slightly above the critical temperature difference at which convection sets in. Spatial forcing was achieved by a corrugation of the surface of the bottom plate. While in the first part of the thesis experiments are presented where the bottom plate forcing takes place in an anisotropic inclined cell, the second part deals with the influence of varying the forcing wave number on the pattern forming processes in a horizontal configuration. In both cases new patterns are found and described in detail in this thesis.
Keywords: Thermal Convection; Pattern Formation; Nonlinear dynamics; Symmetry breaking

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In dieser Arbeit wird der Einfluss von "Forcing" auf die Musterbildung in thermischer Konvektion untersucht. Die entsprechenden Experimente wurden in einer dünnen Zelle mit großem Aspekt-Verhältnis, knapp oberhalb des Konvektionseinsatzes durchgeführt. Räumliches "Forcing" (periodische Variation eines Parameters) wurde erreicht indem mittels Photolithographie die Oberfläche der Bodenplatte strukturiert wurde. Während im ersten Teil der Arbeit Experimente beschrieben werden, die in einer geneigten Zelle durchgeführt wurden, wird im zweiten Teil der Arbeit der Einfluss von verschiedenen "Forcing"-Wellenzahlen auf die Musterbildung in einer horizontalen Konfiguration erörtert. In beiden Fällen wurden neuartige Muster gefunden, die in der Arbeit detailiert beschrieben werden.
Schlagwörter: Thermische Konvetkion; Musterbildung; Nichtlineare Dynamik; Symmetriebrechung
 
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