LS Fuchs

Soft Condensed Matter

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Hydrodynamik

Die Hydrodynamik studiert die Bewegung von Flüssigkeiten und Gasen. Ihre Grundgleichungen basieren auf rein makroskopischen Überlegungen über Erhaltungssätze und Symmetrien und gelten für beliebige Fluide. Aufgrund ihres nichtlinearen Charakters beschreiben sie eine faszinierende Vielfalt von Phänomenen und bieten seit über 150 Jahren ein aktives und interessantes Forschungsgebiet. In der Vorlesung wird zunächst eine Einführung in die Theorie idealer und zäher Flüssigkeiten gegeben. Diese ist Grundlage für die Behandlung einer Auswahl von Problemen aus dem Bereich Wellen (Schall, Solitonen und Schockwellen), Grenzschichttheorie (Anwendung: z.B. Auftrieb eines Tragflügels), sowie Hydrodynamischer Instabilitäten (z.B. Musterbildung, Turbulenz, Selbstähnlichkeit).

Inhalt: Einführung
Kontinuumsbeschreibung, Massenerhaltung, Vortizität
Ideale Flüssigkeiten Eulergleichung und Entropieerhaltung, Bernoulligleichung,
Erhaltung der Zirkulation, Potentialströmung, Strömungswiderstand, Auftrieb
Zähe Flüssigkeiten
stark viskose Strömungen, Randschichttheorie Schall und Oberflächenwellen
lineare Theorie, schwach nichtlineare Theorie, Korteweg-de Vries Gleichung, Solitonen, Schockwellen
Instabilitäten und Turbulenz
Musterbildung, Selbstähnlichkeit

Hörer: Studierende der Physik nach dem Vordiplom
Literatur: E. Guyon, J.-P. Hulin, L. Petit & C. D. Mitescu, Physical Hydrodynamics (Oxford 2001)