Flachwasser-Akkretionsscheiben Experiment (SWADEX)

Durch die Analogie zwischen den Flachwassergleichungen wird das Gravitationspotential mittels eines Gravitationstricher nachgestellt. Gravitationstricher kennen Sie vielleicht aus Museen oder Zoos. Dort werden Spenden damit eingesammt. Der Graviationstricher hat einen Radius von 25 cm. Der Abfluss von SWADEX war höhenverstellbar. Für die Studien des Standing Accretion Shock Instabilität (SASI) war der Abfluss unten. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit die Phasengeschwindigkeit der Schwerwelle überschreitet, bildet sich ein hydraulischer Sprung aus. Den kann man in Analogie zu einem Schock sehen. Wir konnten eine SASI-artige Instabilität klar beobachten. 

Im nächsten Schritt haben wir versucht die Magnetorotationsinstabilität zu untersuchen. Magnetfelder werden mit Hilfe von Polymerphysik nachgestellt. So dachten wir, dass wir ein System das sowohl Graviations- als auch MHD Effeckte nachahmen kann aufbauen können. Um die Rotation einzubringen haben wir den Abfluss hochgesetzt und in Rotation gebracht. Interessanterweise konnten wir bei Hinzunahme der Polymere Keplerprofile beobachten, als auch den für die MRI erwarteten Auswärtstransport von Drehimpuls. Leider zeigte sich, dass das Rotationsprofil im Wasser dem des Taylor-Coette Systems entspricht. Bei gleichmäßiger Füllhöhe geht der Effekt der Gravitation an der Oberfläche verloren. Somit ist dieser Aufbau nicht für weitere Studien der MRI geeignet.  

relevante Publikationen

S. Sebold et al. 'Advective-acoustic cycle in a shallow water standing accretion shock experiment' Phys. Rev. E 102, 063103 (2020)

F. Günzkofer, P. Manz 'Outwards transport of angular momentum in a shallow water accretion disk experiment', Phys. Rev. Fluids 6, 054401 (2021)