Instabilität durch doppelt-diffusive Konvektion

In dieser Arbeit wird die doppelt-diffusive Konvektion anhand von theoretischen Überlegungen, Experimenten mit einem Tensid/Glyzerin System und Computersimulationen der Navier-Stokes Gleichungen untersucht. Die Untersuchungen befassen sich mit der Wellenlänge und Form der dabei auftretenden Strukturen. Die bisherigen theoretischen Modelle der Wellenlänge basieren auf den Konzentrationsgradienten des Systems unter Vernachlässigung einer Zeitabhängigkeit. Dieses Modell wird durch eine Berücksichtigung der Zeitabhängigkeit erweitert, so daß der bisherige Parameter des Konzentrationsgradienten durch die anfängliche Konzentration ersetzt wird. Weiterhin wird die Wachstumszeit als eine neue Meßgröße eingeführt. Für ein stufenförmiges Konzentrationsprofil werden quantitative Voraussagen zum Skalenverhalten der Wachstumszeit und der Wellenlänge getroffen.Diese Voraussagen können anhand von Computersimulationen bestätigt werden. Darüber hinaus werden Simulationen mit weiteren Anfangsbedingungen durchgeführt. Hierbei ergeben sich Veränderungen im Skalenverhalten, die theoretisch begründbar sind.Die Wellenlänge und die Wachstumszeit werden weiterhin in Experimenten mit einem Tensid/Glyzerin System untersucht. Diese Messungen zeigen eine quantitative Übereinstimmung mit den Computersimulationen.Die Form der Strukturen wird anhand von Experimenten und Computersimulationen untersucht. Basierend auf den bisherigen Arbeiten werden Simulationen mit einer externen Scherströmung durchgeführt. Hierbei zeigt sich ein Übergang von einer waben- zu einer streifenförmigen Struktur. Dieses Phänomen kann in weiteren Simulationen ohne externe Einflüsse nur durch die Form der Anfangsbedingung erzielt werden. Dabei treten erstmalig verschiedene Strukturen in nur einem System auf. Darüber hinaus werden in diesem System neue Mechanismen der Strukturentstehung beschrieben.Diese Strukturen und ihre Entstehungsmechanismen können experimentell in allen Punkten bestätigt werden. Somit eignet sich dieses System insbesondere als universelles Demonstrationsexperiment der doppelt-diffusiven Konvektion

Data acquisition and data analysis for the gravitational-wave detector GEO 600

[no abstract

Upper limits on the strength of periodic gravitational waves from PSR J1939+2134

The first science run of the LIGO and GEO gravitational wave detectors presented the opportunity to test methods of searching for gravitational waves from known pulsars. Here we present new direct upper limits on the strength of waves from the pulsar PSR J1939+2134 using two independent analysis methods, one in the frequency domain using frequentist statistics and one in the time domain using Bayesian inference. Both methods show that the strain amplitude at Earth from this pulsar is less than a few times $10^{-22}$.Comment: 7 pages, 1 figure, to appear in the Proceedings of the 5th Edoardo Amaldi Conference on Gravitational Waves, Tirrenia, Pisa, Italy, 6-11 July 200

Improving the sensitivity to gravitational-wave sources by modifying the input-output optics of advanced interferometers

We study frequency dependent (FD) input-output schemes for signal-recycling interferometers, the baseline design of Advanced LIGO and the current configuration of GEO 600. Complementary to a recent proposal by Harms et al. to use FD input squeezing and ordinary homodyne detection, we explore a scheme which uses ordinary squeezed vacuum, but FD readout. Both schemes, which are sub-optimal among all possible input-output schemes, provide a global noise suppression by the power squeeze factor, while being realizable by using detuned Fabry-Perot cavities as input/output filters. At high frequencies, the two schemes are shown to be equivalent, while at low frequencies our scheme gives better performance than that of Harms et al., and is nearly fully optimal. We then study the sensitivity improvement achievable by these schemes in Advanced LIGO era (with 30-m filter cavities and current estimates of filter-mirror losses and thermal noise), for neutron star binary inspirals, and for narrowband GW sources such as low-mass X-ray binaries and known radio pulsars. Optical losses are shown to be a major obstacle for the actual implementation of these techniques in Advanced LIGO. On time scales of third-generation interferometers, like EURO/LIGO-III (~2012), with kilometer-scale filter cavities, a signal-recycling interferometer with the FD readout scheme explored in this paper can have performances comparable to existing proposals. [abridged]Comment: Figs. 9 and 12 corrected; Appendix added for narrowband data analysi

Instabilität durch doppelt-diffusive Konvektion: Strukturbildung in Experiment und Simulation

In dieser Arbeit wird die doppelt-diffusive Konvektion anhand von theoretischen Überlegungen, Experimenten mit einem Tensid/Glyzerin System und Computersimulationen der Navier-Stokes Gleichungen untersucht. Die Untersuchungen befassen sich mit der Wellenlänge und Form der dabei auftretenden Strukturen. Die bisherigen theoretischen Modelle der Wellenlänge basieren auf den Konzentrationsgradienten des Systems unter Vernachlässigung einer Zeitabhängigkeit. Dieses Modell wird durch eine Berücksichtigung der Zeitabhängigkeit erweitert, so daß der bisherige Parameter des Konzentrationsgradienten durch die anfängliche Konzentration ersetzt wird. Weiterhin wird die Wachstumszeit als eine neue Meßgröße eingeführt. Für ein stufenförmiges Konzentrationsprofil werden quantitative Voraussagen zum Skalenverhalten der Wachstumszeit und der Wellenlänge getroffen. Diese Voraussagen können anhand von Computersimulationen bestätigt werden. Darüber hinaus werden Simulationen mit weiteren Anfangsbedingungen durchgeführt. Hierbei ergeben sich Veränderungen im Skalenverhalten, die theoretisch begründbar sind.Die Wellenlänge und die Wachstumszeit werden weiterhin in Experimenten mit einem Tensid/Glyzerin System untersucht. Diese Messungen zeigen eine quantitative Übereinstimmung mit den Computersimulationen. Die Form der Strukturen wird anhand von Experimenten und Computersimulationen untersucht. Basierend auf den bisherigen Arbeiten werden Simulationen mit einer externen Scherströmung durchgeführt. Hierbei zeigt sich ein Übergang von einer waben- zu einer streifenförmigen Struktur. Dieses Phänomen kann in weiteren Simulationen ohne externe Einflüsse nur durch die Form der Anfangsbedingung erzielt werden. Dabei treten erstmalig verschiedene Strukturen in nur einem System auf. Darüber hinaus werden in diesem System neue Mechanismen der Strukturentstehung beschrieben. Diese Strukturen und ihre Entstehungsmechanismen können experimentell in allen Punkten bestätigt werden. Somit eignet sich dieses System insbesondere als universelles Demonstrationsexperiment der doppelt-diffusiven Konvektion

CFRP thin-ply fibre metal laminates : influences of ply thickness and metal layers on open hole tension and compression properties

Thin-ply laminates exhibit a higher degree of freedom in design and altered failure behaviour, and therefore, an increased strength for unnotched laminates in comparison to thick-ply laminates. For notched laminates, the static strength is strongly decreased; this is caused by a lack of stress relaxation through damage, which leads to a higher stress concentration and premature, brittle failure. To overcome this behaviour and to use the advantage of thin-ply laminates in areas with high stress concentrations, we have investigated thin-ply hybrid laminates with different metal volume fractions. Open hole tensile (OHT) and open hole compression (OHC) tests were performed with quasi-isotropic carbon fibre reinforced plastic (CFRP) specimens. In the area of stress concentration, 90° layers were locally substituted by stainless steel layers of differing volume fractions, from 12.5% to 25%. The strain field on the specimen surface was evaluated in-situ using a digital image correlation (DIC) system. The embedding of stainless steel foils in thin-ply samples increases the OHT strength up to 60.44% compared to unmodified thin-ply laminates. The density specific OHT strength is increased by 33%. Thick-ply specimens achieve an OHC strength increase up to 45.7%, which corresponds to an increase in density specific strength of 32.4%

Swirling granular solidlike clusters

Experiments and three-dimensional numerical simulations are presented to elucidate the dynamics of granular material in a cylindrical dish driven by a horizontal, periodic motion. The following phenomena are obtained both in the experiments and in the simulations: First, for large particle numbers N the particles describe hypocycloidal trajectories. In this state the particles are embedded in a solidlike cluster (“pancake”) which counter-rotates with respect to the external driving (reptation). Self-organization within the cluster occurs such that the probability distribution of the particles consists of concentric rings. Second, the system undergoes phase transitions. These can be identified by changes of the quantity [Formula Presented] [Formula Presented] is the mean kinetic energy) between zero (rotation), positive (reptation), and negative values (appearance of the totality of concentric rings). © 2000 The American Physical Society