Synchronisierte Kerzen - Modellierung von thermofluiden gekoppelten Oszillatoren

Projektbeschreibung

In dieser Arbeit befassen wir uns mit der gekoppelten Flammenoszillation von Kerzen. Zuerst werden unterschiedliche Hypothesen zur Kopplung der Kerzenflammen und die dadurch entstehende Phasenverschiebung (gleichphasig bzw. gegenphasig) vorgestellt und analysiert. Um das Verhalten zu quantifizieren, kommen zwei verschiedene Modellierungsmethoden zur Anwendung. Im ersten Modell werden die Kerzen als gekoppeltes System nicht linearer Differenzialgleichungen modelliert. Im zweiten wird numerische Strömungsmechanik verwendet, um Luftstrom, chemische Reaktion und Wärmetransport vollständig zu simulieren. Die Ergebnisse des zweiten Modells werden verwendet, um das dynamische System zu optimieren. Zur experimentellen Überprüfung der theoretischen Daten werden die Kerzen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera gefilmt und die Daten mit einem selbstgeschriebenen Videoanalyseprogramm ausgewertet. Zuletzt wurden die Ergebnisse beider Modelle mit diesen experimentellen Daten verglichen.

Bundeswettbewerb 2. Platz Physik

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