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Teilprojekt P7

Modelling and analysis of the movement of fluid-fluid interfaces in porous media coupled with free flow

Wenn ein Fluid in ein poröses Medium infiltriert oder ein poröses Medium trocknet, können die unterschiedlichen treibenden Kräfte des Infiltrations- oder Evaporationsprozesses zu einem instabilen Anwachsen des Fluid-Gas Interfaces oder zu einem selbst-stabilisierenden Verhalten der Front führen. Bei heterogenen porösen Medien hat die Struktur des Mediums einen starken Einfluss auf die Frontstabilität. Außerdem können die an der Grenze zwischen ungesättigter Zone und Atmosphäre auftretenden Prozesse das Infiltrations- und Evaporationsverhalten und das Strömungsbild stark beeinflussen.

In diesem Projekt konzentrieren wir uns sowohl auf die Modellierung und Analyse von Infiltrations- und Evaporationsfronten in ungesättigten porösen Medien, als auch auf die Bewegung und Stabilitätseigenschaften der Interfaces zwischen Wasser und Gas. Wir möchten das Verhalten von Fluidfronten an den Grenzflächen verschiedener poröser Materialien analysieren. Damit beabsichtigen wir, die Beziehung zwischen geometrischen Struktureigenschaften des heterogenen Mediums und der Bewegung von Fluid-Gas Interfaces zu quantifizieren. Ein wichtiges Ziel dabei ist es, ein numerisches Modell zu entwickeln und zu verbessern, mit dem die komplexen Prozesse auf der Laborskala nachgebildet werden können. Dabei wird ein Schwerpunkt speziell auf der Approximation des Interfaces zwischen porösem Medium und Atmosphäre (freie Strömung) liegen. Das validierte numerische Modell wird zu einem späteren Zeitpunkt für die Simulation einer Reihe von Infiltrations- und Evaporationsvorgängen verwendet.

 

Institution:

Universität Stuttgart

Institut für Wasserbau (IWS)

Lehrstuhl für Hydromechanik und Hydrosystemmodellierung

Projektleiter:

Prof. Dr.-Ing. Rainer Helmig

Stellvertreter:

PD Dr.-Ing. Holger Class, Prof. Dr. rer.nat. Insa Neuweiler

Webseite:

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