SFB 1313: Grenzflächenbeeinflusste Mehrfeldprozesse in porösen Medien - Strömung, Transport und Deformation
Coordinator
Professor Dr.-Ing. Rainer Helmig ; Professor Dr.-Ing. Holger Steeb
Grant period
2018 -
Funding body
Deutsche Forschungsgemeinschaft
DFG
Identifier
G:(GEPRIS)327154368
Note: Strömung, Transport und Deformation in porösen Medien sind über nichtlineare physikalische, chemische sowie biologische Prozesse stark miteinander gekoppelt. Nach derzeitigem Kenntnisstand werden diese Prozesse auf unterschiedlichen charakteristischen zeitlichen und räumlichen Skalen untersucht, die aufgrund von Struktur und Heterogenität des porösen Mediums herangezogen werden. Untersuchungen zeigen, dass viele Prozesse von den Eigenschaften und der Geometrie des porösen Mediums sowie der Dynamik unterschiedlicher Fluid-Fluid- und Fluid-Feststoff-Grenzflächen dominiert werden, die auf deutlich kleineren als den betrachteten charakteristischen Skalen auftreten. Aus diesem Grund bilden viele bestehende Modellkonzepte das eigentliche Systemverhalten nur unzureichend ab. Beispiele für diese unzureichende Prognosefähigkeit sind das erweiterte Darcy-Gesetz für Mehrphasenströmung, derzeitige Modelle für Evaporation aus porösen Medien und bestehende Modelle zur Rissausbreitung in porösen Medien.Der Sonderforschungsbereich (SFB) hat sich zum Ziel gesetzt, ein grundlegendes Verständnis darüber zu entwickeln, wie Grenzflächen die Strömung, den Transport und die Deformation in porösen Medien beeinflussen. Dies beinhaltet sowohl die Herausforderung zu quantifizieren, wie Porengeometrie, Heterogenität und Risse des porösen Mediums die Dynamik von Fluid-Fluid- und Fluid-Feststoff-Grenzflächen beeinflussen, als auch die Entwicklung von mathematischen und numerischen Modellen, die Auswirkungen von Prozessen beinhalten, welche auf viel kleineren Skalen grenzflächengetrieben auftreten.Um die Forschung innerhalb des SFBs zielgerichtet zu strukturieren, wurde das weite Feld der grenzflächenbezogenen Prozesse in drei repräsentative Projektbereiche eingeteilt. Projektbereich A behandelt komplexe grenzflächenbedingte Austauschvorgänge von Masse, Impuls und Energie für gekoppelte freie Strömungen und Strömungen in porösen Medien. Projektbereich B thematisiert komplexe Riss- und Versagensvorgänge in porösen Medien. Projektbereich C bearbeitet Verände-rungen im Porenraum aufgrund von Prozessen an der Grenzfläche zwischen Fluid- und Fest-stoffphase. Die Forschung in allen drei Bereichen kombiniert mathematische und numerische Modellbildung mit modernen mehrskaligen, bildgestützten Experimenten. Alle drei Projektbereiche teilen konzeptuelle Herausforderungen, wie die Visualisierung sowohl von Simulations- und experimentellen Ergebnissen, die Definition von Benchmarks zur Modellvalidierung, sowie die Kopp¬lung unterschiedlicher Multi-Physik- und Multi-Skalen-Simulationsumgebungen. Diese Themen werden im Projektbereich D bearbeitet. Ein weiterer Projektbereich unterstützt den SFB als zentraler Servicebereich, mit einer gemeinsamen experimentellen Plattform, der Informationsinfrastruktur sowie mit der Koordinierung des Gesamtprojekts, der Organisation des Integrierten Graduierteenkollegs, sowie mit Öffentlichkeitsarbeit.
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