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Pore-scale simulations to study the interaction of DIffusioPHORESis, flow and transport through porous media

Projektbeschreibung

Herein, heraus, rundherum und hoch hinaus: die Modellierung mikroskaliger Kolloidströme durch poröse Medien

Die Bewegungen von Teilchen unterliegen vielen verschiedenen treibenden Kräften. Flüchtige Moleküle, die beim Kochen in der Küche frei werden, gelangen in Ihre Nase im Wohnzimmer, da sie dem Konzentrationsgefälle folgen. Kolloide – sehr kleine Teilchen, die in Lösungen dispergiert bleiben, ohne sich aufzulösen oder zu sinken – unterliegen ebenfalls dem Einfluss von Konzentrationsgefällen. Anwendungsbereiche von der Sensorik und Filtration bis hin zur Energiewirtschaft und medizinischen Diagnose nutzen die Ströme kolloidaler Lösungen durch poröse Materialien aus, wobei sie durch Schnittstellen mit Feststoffen mit verhältnismäßig großen Oberflächen eine weitere Interaktionsebene einführen. Das EU-finanzierte Projekt DIPHORES entwickelt Modelle auf Porenebene, die die Simulation kolloidaler Ströme durch poröse Medien erleichtern und so zahlreichen Anwendungen eine bessere Steuerung ermöglichen.

Ziel

Flow containing suspended colloidal particles is found in a multitude of situations. Unexpected particle dynamics occur in the presence of local solute concentration gradients, due to cooperating and competing effects of particle migration driven by the solute gradients and advection. This particle migration, referred to as diffusiophoresis, is often accompanied by diffusioosmosis in which the solute gradients impose slip flows over solid surfaces. Recent investigations have shown that it is possible to achieve rapid particle focusing in micro-geometries by manipulating the properties of the solute, particle and flow, as well as the surface chemistry and configuration. This can be exploited for a plethora of applications.

Most potential applications involve flow through porous media. Approaches for modelling flow through porous media at the Darcy scale are well established today, but their extension to introduce diffusiophoretic and diffusioosmotic net effects is not straight-forward, owing to their dependence on local effects at the pore scale. The combined study of diffusiophoresis and pore-scale flow dynamics has not been attempted to date. DIPHORES aims to carry out pore-scale simulations to study the interaction of diffusiophoresis and flow through porous media. The project activities include (a) development and implementation of a diffusiophoretic model a finite element code, (b) 2D and 3D pore-scale simulations and (c) upscaling of dynamics to the Darcy scale.

The project will be conducted at Universidad Politécnica de Madrid (UPM), with an internationally leading expertise in pore-scale simulations. Secondment at Université de Lausanne (UNIL) is aimed towards defining test cases to be reproduced experimentally in micromodels. Secondment at Repsol S. A., an energy company, is aimed to assess the potential of the research topic towards a practical application.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

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Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2019

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Koordinator

UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID
Netto-EU-Beitrag
€ 172 932,48
Adresse
CALLE RAMIRO DE MAEZTU 7 EDIFICIO RECTORADO
28040 Madrid
Spanien
Region
Comunidad de Madrid Comunidad de Madrid Madrid
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 172 932,48