December 6, 2017 /

DFG bewilligt Sonderforschungsbereich „Grenzflächengetriebene Mehrfeldprozesse in porösen Medien“

Am 24. November hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) die Einrichtung des Sonderforschungsbereichs (SFB) 1313 bewilligt. Mit dem Titel „Grenzflächengetriebene Mehrfeldprozesse in porösen Medien“ widmet sich dieser fortan den Strömungs-, Transport- und Deformationsprozessen von Flüssigkeiten und Gasen in porösen Materialien. Die so aufgegriffene Thematik spielt in vielen Anwendungsbereichen eine Rolle, beispielsweise bei der Optimierung von Brennstoffzellen, der Speicherung von Kohlenstoffdioxid oder Methan im Untergrund, der Voraussage von Hangrutschen nach starkem Regen oder aber beim Transport von Medikamenten im menschlichen Gewebe.

Der Sonderforschungsbereich, dessen Sprecher Prof. Rainer Helmig vom Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung ist, hat es sich zum Ziel gesetzt, ein grundlegendes Verständnis darüber zu entwickeln, wie die Grenzflächen – zum Beispiel zwischen zwei Fluiden oder zwischen dem Fluid und einem Feststoff – Strömung, Transport und Deformation in porösen Medien beeinflussen. Hierfür soll zum einen qualifiziert werden, welchen Einfluss Faktoren wie Porengeometrie, die Heterogenität und Risse des porösen Mediums auf die Dynamik der Strömungsprozesse ausüben. Zum anderen sollen mathematische und numerische Modelle entwickelt werden, mit denen sich die Auswirkungen von Prozessen, die auf sehr viel kleineren Skalen stattfinden, in Strömungssimulationen integrieren lassen.

Im Zentrum der Forschung stehen drei repräsentative Bereiche.

  • Projektbereich A behandelt komplexe Austauschvorgänge von Masse, Impuls und Energie an der Grenze von porösem Medium und Luftströmungen, wie sie beispielsweise auftreten, wenn Wasser in der Luft verdampft.
  • Projektbereich B thematisiert komplexe Riss- und Versagensvorgänge in porösen Medien.
  • Projektbereich C bearbeitet Veränderungen im Porenraum aufgrund von Prozessen an der Grenzfläche zwischen Fluid- und Feststoffphase. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn Salz im Boden ausfällt und sich die Porenräume dadurch verkleinern, so dass es zu Verdrängungsprozessen kommt.

Die Forschung kombiniert mathematische und numerische Modellbildung mit mehrskaligen, bildgestützten Experimenten. In einem weiteren, übergeordneten Projektbereich D wird es darum gehen, die Simulations- und experimentellen Ergebnisse zu visualisieren, die Modelle zu validieren und Multi-Physik- und Multi-Skalen-Simulationsumgebungen zu koppeln. Zudem soll im Rahmen des SFB eine neue Graduiertenschule eingerichtet werden.

Der Rektor der Universität Stuttgart, Prof. Wolfram Ressel, kommentiert die Entscheidung der DFG sehr erfreut: „Der SFB 1313 ergänzt mit der physikalisch-numerischen Behandlung poröser Medien in hervorragender Weide den Schwerpunkt „Simulation und Modellierung“ sowie den übergreifenden Profilbereich „Intelligente Systeme für eine nachhaltige Gesellschaft“ der Universität Stuttgart und wird in diesem Rahmen hochaktuelle grundlagenorientierte Verbundforschung realisieren.“

Contact
Prof. Dr. Rainer Helmig | Universität Stuttgart | Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung Tel.: +49 711 685-64741 | E-Mail: rainer.helmig@iws.uni-stuttgart.de