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Scaling fluid-driven processes: Building Collapse in Extreme Flow Conditions

Description du projet

Tester la façon dont les phénomènes extrêmes endommagent les bâtiments et déplacent les débris

Les phénomènes naturels extrêmes tels que les crues soudaines et les tsunamis peuvent provoquer l’effondrement de bâtiments et générer de dangereuses coulées de débris. Toutefois, il est difficile de comprendre ces processus terrestres en raison de leur nature multiphysique et multiphasique. Les méthodes traditionnelles de mise à l’échelle ne parviennent que rarement à reproduire avec précision ces phénomènes en laboratoire. Le projet ANGRYWATERS, financé par le CER, transformera leur modélisation en dérivant de nouvelles lois d’échelle basées sur des cadres mathématiques avancés (groupe de Lie). Les chercheurs utiliseront des modèles de bâtiments imprimés en 3D et des matériaux d’ingénierie pour mener des expériences dans des installations à moyenne et grande échelle afin de simuler des conditions d’écoulement extrêmes. Les travaux proposés permettront d’améliorer les prévisions des pertes d’énergie et du transport des débris en cas d’effondrement, ouvrant ainsi la voie à une meilleure préparation aux risques.

Objectif

Many Earth system processes involving multi-physics, multi-phase conditions extend over several orders of magnitude in length- and time-scales. Engineering science, in pursuit of deeper process understanding and solution-oriented design, has used scaling theories to address scale-afflicted, complex processes through experimental work in laboratory environment at reduced scale. The standard scaling approach, the Buckingham -theorem, is especially deficient when multi-physics and multi-phase processes require the choice of more than a single non-dimensional number, resulting in severe scale effects and typically meaning that accuracies at reduced scale are inadequately quantified. Hence, we choose a demonstrably complex multi-physics, multi-phase process for the investigation of scaling accuracies the progressive collapsing of residential buildings and the associate debris transport, evolving from extreme flow events from natural hazards, such as flash floods or tsunami.
ANGRYWATERS seeks to achieve a breakthrough in modelling these complex processes by deriving novel scaling laws that will be developed in the framework of the Lie group of point scaling transformations. Scaling requirements will be applied to the combined fluid-structure interaction at various scales, developing sophisticated building specimens; here, we employ 3D-printing and appropriately engineered materials to match the scaling requirements. We conduct a comprehensive experimental campaign, using medium- and large-scale facilities, subjecting the specimens to extreme flow conditions in the form of dam-break waves. We consider sub-assemblages, single and multiple buildings, enhancing the understanding of energy losses and debris production upon collapse, elaborating reduced scale accuracies. High-fidelity numerical modelling will complement our experiments, deepening our process understanding; a depth-averaged model with novel debris advection model crucially enhances predictive capabilities.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

TECHNISCHE UNIVERSITAET BRAUNSCHWEIG
Contribution nette de l'UE
€ 2 125 908,00
Adresse
UNIVERSITAETSPLATZ 2
38106 Braunschweig
Allemagne
Région
Niedersachsen Braunschweig Braunschweig, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 125 908,00

Bénéficiaires (1)