An understanding of the instability of a spinning liquid-filled projectile requires a knowledge of the wave system in the rotating fluid. The axisymmetric wave system in a cylinder is studied by a numerical simulation; the particular case of perturbed solid body rotation is treated. Finite-difference solutions to the Navier-Stokes equations provide data from which wave frequencies and damping can be extracted using Fourier transform and digital filter techniques. The frequency and damping are compared with the values computed from a linearized eigenvalue analysis. It is found that the latter can be used with confidence for Reynolds number as low as 1,000.

Geo- und astrophysikalisch motivierte Strömungen, wie sie in der Atmosphäre, in den Ozeanen oder im Inneren von Planeten auftreten, lassen sich in rotierenden Experimenten mit homogenen Fluiden untersuchen. In dieser Arbeit werden Untersuchungen zu Trägheitswellen und Wellenattraktoren in einer Kugelschale und einem rechteckigen Tank gezeigt. Viele geophysikalische Anwendungen mit planetaren Skalen motivieren den Einsatz von sphärischen Geometrien. Mit dem Kugelspaltexperiment, bestehend aus zwei rotierenden konzentrisch angeordneten Kugelschalen, werden die Anregung und Ausbildung verschiedener Wellenphänomene sowie der internen Grenzschichten untersucht. Durch eine Modulation der Rotationsgeschwindigkeit an der Innenkugel in Form einer Sinuskurve werden Wellen erzeugt, die an den gekrümmten Rändern des Modells mehrfach reflektiert werden und somit bestimmten Bahnen folgen. Für den Vergleich mit numerischen Untersuchungen werden unterschiedliche Visualisierungen und Messtechniken spezifiziert. Die numerische Simulation erlaubt dabei die Untersuchung in Parameterbereichen mit Instabilitäten, die für die experimentelle Untersuchung schwer zugänglich sind.

The first systematic account of the theory and modelling of rotating fluids for researchers and students in geophysics, astrophysics and engineering in half a century.