Azimutale Bewegung des mittleren Winds in turbulenter thermischer Konvektion

Wir präsentieren eine experimentelle Studie zur azimutalen Bewegung des mittleren Winds in turbulenter thermischer Konvektion. Die Experimente wurden mit zylindrischen Konvektionszellen mit einem Einheit-Aspektverhältnis und über einen Bereich der Rayleigh-Zahl von 1 x 10(9) bis 1 x 10(10) durchgeführt. Der azimutale Winkel der Zirkulationsfläche des mittleren Winds wurde sowohl mit der Partikelbildgeschwindigkeitsmessung als auch mit Flussvisualisierungstechniken gemessen. Es wurde festgestellt, dass die azimutale Bewegung aus erratischen Schwankungen und einer zeitperiodischen Oszillation besteht. Die Ausrichtung des Winds ist "geblockt", d.h., sie schwankt die meiste Zeit um eine bevorzugte Richtung, während alle anderen Ausrichtungen als "transiente Zustände" erscheinen, und große Ausschläge des azimutalen Winkels führen oft zu einer Nettodrehung, die den Wind zurück zur bevorzugten Ausrichtung bringt. Die Rate der erratischen Rotation der Zirkulationsfläche hat eine starke Abhängigkeit von Ra. Unser Ergebnis deutet darauf hin, dass die oszillatorische Bewegung des Winds in seiner vertikal ausgerichteten Zirkulationsfläche und die orientierungsabhängige Oszillation der Zirkulationsfläche selbst denselben dynamischen Ursprung haben.