Partikelaufgelöste Simulationen der Dynamik von kohäsivem Sediment
Leitung: Dr.-Ing. Bernhard Vowinckel
Projektdauer: 6 Jahre, ab März 2020
gefördert von der DFG
Fördervolumen: 1.660.000 Euro
Die Gruppe PRO-MUD am Leichtweiß-Institut für Wasserbau der Technischen Universität Braunschweig führt partikelaufgelöste Simulationen des Transports von Sediment in Oberflächengewässern und Küstenbereichen durch. Die in diesen Bereichen vorherrschenden Sedimente sind feinkörnig und kohäsiv und werden gemeinhin als Ton und Schluff bezeichnet. Die Dynamik von kohäsivem Sediment wird durch das Zusammenspiel von gravitativen, elektrostatischen und hydrodynamischen Kräften bestimmt, was hydrodynamische Prozesse gegenüber kohäsionslosen Sedimenten (z.B. Sand und Kies) substantiell verändert. Der Fokus wird dabei auf der Flokkulierung auf Grund von van-der-Waals-Kräften, dem Absetzverhalten, sowie der Erosion in offenen Gerinnen liegen. Dadurch wird ein besseres Verständnis für die Vorhersage der Ausbreitungen von Nähr- und Schadstoffen, die sich an diese Sedimente binden, erzeugt. Die gewonnenen Erkenntnisse sind relevant für die Erforschung von aquatischen Ökosystemen, die Modellierung des globalen Kohlenstoffkreislaufs, die Bindung von CO2 durch feinkörnige Sedimente und die Erkundung von Kohlenwasserstofffeldern.
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B. Vowinckel, K. Zhao, L. Ye, A.J. Manning, T. Hsu, E. Meiburg, B. Bai (2022). Physics of Cohesive Sediment Flocculation and Transport: State-of-the-Art Experimental and Numerical Techniques. In (Ed.), Sediment Transport - Recent Advances [Working Title]. IntechOpen. doi.org/10.5772/intechopen.104094
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Vowinckel, B., Withers, J., Luzzatto-Fegiz, P., & Meiburg, E. (2019). Settling of cohesive sediment: particle-resolved simulations. Journal of Fluid Mechanics, 858, 5-44 (PDF verfügbar).
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