Projektbeschreibung
Strömungsbedingte Morphologieveränderungen in porösen Multi-Skalen-Systemen modellieren
In zahlreichen Umwelt- und Industriesystemen, in denen Flüssigkeiten in porösen Medien fließen, verändern lokale Strömungsbedingungen die poröse Struktur. Genauso wird die Strömung durch die Geometrie der porösen Matrix gesteuert. Dies ist bei Schnee der Fall: Wenn Eiskristalle schmelzen, dringt Wasser durch den Zwischenraum ein und schmilzt angrenzende Kristalle oder friert um sie herum wieder zu. Die Vorhersage der Dynamik dieser Systeme ist wegen der vielseitigen Kopplung, der mehrskaligen Natur und der Rückkopplungsmechanismen eine Herausforderung. Ziel des ERC-finanzierten Projekts MORPHOS ist die Entwicklung eines mehrskaligen Modellierungsrahmens zur Vorhersage großräumiger und langfristiger strömungsinduzierter Morphologieänderungen poröser Systeme. Mithilfe von hochauflösenden Simulationen und kontrollierten Laborexperimenten sollen einfache und zuverlässige Modelle zur Planung, Vorhersage und Kontrolle dieser Strömungen entwickelt werden.
Ziel
Fluid flows through porous media with morphology modifications are ubiquitous across nature and industry, from the melting and refreezing of snow to the migration of carbon dioxide in underground aquifers, from phase-change materials in energy storage systems to the formation of sea ice. A key property of media experiencing morphology variations is that the modifications of the pore structure relate to the local flow conditions, which in turn are affected by the geometry of the porous matrix. Despite their importance and pervasiveness, measuring and modelling flow transport and medium evolution in these systems remains challenging, due to the multiway coupling, multiscale nature and feedback mechanisms. The objective of this project is to shed new light on the evolution of porous multiscale systems characterised by flow-induced morphology modifications. Three classes of media with increasing levels of complexity (porous media with phase-change, reactive media and reactive media with phase-change) will be investigated in well-defined and controlled flow configurations. To tackle these problems, we will employ in a complementary manner a combination of numerical simulations, laboratory experiments and theoretical modelling. We will use these findings in a multiscale modelling framework where the large-scale and long-term flow behaviour is predicted by simple models that are fed with the results of high-resolution numerical and laboratory experiments. This project aims at a true scientific breakthrough: we want to gain a quantitative understanding of flow transport and medium evolution in porous media with morphology modifications, unraveling a number of physical mechanisms that will allow the prediction and control of these complex systems.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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