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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-21784
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/2178/


Hupfer, Christian

Breitenabhängigkeit des Reynolds-Tensors : numerische Simulationen und Vergleich mit der Sonne

Latitude dependence of Reynolds stresses : numerical simulations and comparison with the sun

Dokument1.pdf (23.787 KB) (md5sum: 1703d7ecbf4bd159016b0fa42a51c9f4)

Kurzfassung in Deutsch

Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung des turbulenzbedingten Beitrags zur Erzeugung der differentiellen Rotation eines sonnenähnlichen Sterns in Form des Reynolds - Spannungstensors, insbesondere dessen Abhängigkeit von der stellaren Breite und der Tiefe. Hierzu wurden vereinfachte geometrische und physikalische Modelle der Konvektionszone entwickelt. Die Navier - Stokes - Gleichungen für ein kompressibles Medium wurden mittels eines im Verlauf der Dissertation entwickelten Programmpakets numerisch gelöst.

Die vorgestellten Simulationen und deren Ergebnisse sind eher fundamentaler Natur, da die dimensionslosen Parameter, die die Modelle beschreiben, sicherlich nicht realistisch sind -- trotzdem ist es nützlich, die Sonne als ``Labor'' zu sehen, in dem die differentielle Rotation realisiert ist, und die Beobachtungsergebnisse mit den Werten der Rechnungen zu vergleichen.

Die globalen Rechnungen in Form des neu entwickelten Zylinderschalen - Modells als Approximation einer dünnen Kugelschnittfläche bestätigen im Bereich der langsamen bis moderaten Rotation im wesentlichen die Ergebnisse, die in Quader -- Simulationen gewonnen wurden, zeigen aber deutliche Diskrepanzen bei schneller Rotation - vermutlich spielen hier vor allem die zusammenhängenden Strömungen eine große Rolle, insbesondere zeigt sich sehr deutlich das Phänomen des unterdrückten Lambda - Effekts.


Kurzfassung in Englisch

In this thesis the turbulence induced contribution to the generation of differential rotation of a solar type star is examined in form of the Reynolds stress tensor, especially its dependence on stellar latitude und depth. Simplified geometric and physical models of a convection zone were developed and the Navier - Stokes equations for a fully compressible medium solved numerically.

The presented results of simulations are rather fundamental, since dimensionless parameters describing the models are by far not realistic; nevertheless it is important to compare the results with the corresponding situation in the Sun, since our star is a "laboratory" in which differential rotation is realized and clearly observably.

The global simulations by a newly developed cylindrical shell model as an approximation of a thin spherical cross section confirm the results, obtained in the regime from slow up to moderate rotation, the qualitative and quantive picture from box calculations which are also contained in this thesis. However, there are differences for fast rotation. One basic result is that rapidly rotating stars presumably show no lambda effect and therefore are not capable of rotating differentially.


SWD-Schlagwörter: Differentielle Rotation
Freie Schlagwörter (deutsch): Lambda - Effekt , Reynolds - Tenso r, Zylindermodell
Freie Schlagwörter (englisch): Lambda effect , Reynolds stresses , Cylinder model
Institut: Physikalisches Institut
Fakultät: Fakultät für Mathematik und Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Stix, Michael (Prof. Dr)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 22.11.2005
Erstellungsjahr: 2005
Publikationsdatum: 13.12.2005
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