Turbulente Strömungen
Der "Infineon-Master-Award" geht in diesem Sommersemester an den Physiker Johannes Lülff. Er wird damit für seine Diplomarbeit zum Strömungsverhalten von Flüssigkeiten und Gasen ausgezeichnet, die er am Institut für Theoretische Physik der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) geschrieben hat. Die mit 1500 Euro dotierte Auszeichnung wird durch den Fachbereich Physik der WWU und die Infineon AG, Warstein, jeweils für die herausragende Examensarbeit eines Semesters verliehen.
Die Arbeit des 26-jährigen Diplom-Physikers trägt den Titel "Statistische Eigenschaften turbulenter Rayleigh-Bénard-Konvektion". Unter Konvektion versteht man hierbei Strömungen, die durch Temperaturunterschiede angetrieben werden und die somit Wärme transportieren. Diese Art der Wärmeübertragung findet beispielsweise in der Atmosphäre, in den Ozeanen, im flüssigen Erdinneren und in Sternen statt. Sie spielt aber auch in technischen Anwendungen wie dem Transport von Abwärme eine wichtige Rolle. Ein alltägliches Beispiel ist das Aufsteigen erwärmter Luft über einem Heizkörper. Während bei moderaten Temperaturunterschieden der Wärmetransport wohlgeordnet abläuft, wird die Strömung turbulent, sobald große Mengen an Wärme übertragen werden. Turbulenz zeichnet sich allgemein durch chaotische und hochkomplexe Bewegungen aus, deren Eigenschaften kaum vorhersagbar sind. Gerade diese turbulente Wärmeübertragung verstehen selbst Experten bis heute nicht vollständig, obwohl sie allgegenwärtig ist.
Johannes Lülff hat im Rahmen seiner Arbeit ein numerisches Verfahren entwickelt, mit dem turbulente Konvektionsströmungen effizient simuliert werden können. Mit diesem Simulationsprogramm erzeugte er auf dem Supercomputer der Universität Münster umfangreiche Datensätze, um ein theoretisches Modell des Wärmetransports zu konstruieren. Innerhalb dieses Modells untersuchte er die Temperatur von Gasen und Flüssigkeiten mit statistischen Methoden. So konnte er die Wechselwirkungen der verschiedenen Prozesse, die sich in turbulenten Konvektionsströmungen abspielen, identifizieren und nachvollziehen.