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

Descrizione del progetto

Testare le modalità con cui gli eventi estremi danneggiano gli edifici e spostano i detriti

Eventi naturali estremi come inondazioni improvvise e tsunami possono provocare il crollo di edifici e generare pericolose colate detritiche; ciononostante, la comprensione di questi processi terrestri è difficile a causa della loro natura multifisica e multifase. I metodi tradizionali di riproduzione degli eventi su piccola scala spesso non riescono a replicare accuratamente tali fenomeni in laboratorio. Il progetto ANGRYWATERS, finanziato dal CER, trasformerà la modellizzazione di questi eventi derivando nuove leggi di riproduzione su diversa scala basate su strutture matematiche avanzate (gruppo Lie). I ricercatori utilizzeranno modelli di edifici stampati in 3D e materiali ingegnerizzati al fine di condurre esperimenti in strutture di medie e grandi dimensioni per simulare condizioni di flusso estreme, nell’ambito di una ricerca che migliorerà le previsioni delle perdite di energia e del trasporto di detriti al momento del crollo, aprendo la strada a una migliore preparazione ai rischi.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-COG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

TECHNISCHE UNIVERSITAET BRAUNSCHWEIG
Contributo netto dell'UE
€ 2 125 908,00
Indirizzo
UNIVERSITAETSPLATZ 2
38106 Braunschweig
Germania
Regione
Niedersachsen Braunschweig Braunschweig, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 125 908,00

Beneficiari (1)