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Prof. Helmig Sprecher des SFB 1313 „Grenzflächengetriebene Mehrfeldprozesse in porösen Medien - Strömung, Transport und Deformation“
29. November 2017;

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat am 24. November 2017 die Einrichtung eines neuen Sonderforschungsbereichs (SFB) an der Universität Stuttgart bewilligt. Der SFB 1313 mit dem Titel „ Grenzflächengetriebene Mehrfeldprozesse in porösen Medien - Strömung, Transport und Deformation“ untersucht Strömungs-, Transport- und Deformationsprozessen von Flüssigkeiten und Gasen in porösen Materialien. Die Aufgabe des Sprechers übernimmt Prof. Rainer Helmig vom Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung (IWS) der Fakultät.

Der Rektor der Universität Stuttgart, Prof. Wolfram Ressel, kommentiert die Entscheidung der DFG sehr erfreut: „Der SFB 1313 ergänzt mit der physikalisch-numerischen Behandlung poröser Medien in hervorragender Weise den Schwerpunkt „Simulation und Modellierung“ sowie den übergreifenden Profilbereich „Intelligente Systeme für eine nachhaltige Gesellschaft“ der Universität Stuttgart und wird in diesem Rahmen hochaktuelle grundlagenorientierte Verbundforschung realisieren."

Wie Flüssigkeiten oder Gase (Fluide) sich in porösen Medien wie etwa Gestein ausbreiten und zu welchen Deformationen es dabei kommt, spielt in sehr vielen Anwendungsbereichen eine Rolle. Beispiele dafür sind die Optimierung von Brennstoffzellen, die Speicherung von Kohlenstoffdioxid oder Methan im Untergrund, die Voraussage von Hangrutschen nach starkem Regen oder der Transport von Medikamenten im menschlichen Gewebe.

Der SFB 1313 hat sich zum Ziel gesetzt, ein grundlegendes Verständnis darüber zu entwickeln, wie die Grenzflächen - zum Beispiel zwischen zwei Fluiden oder zwischen dem Fluid und einem Feststoff - Strömung, Transport und Deformation in porösen Medien beeinflussen. Hierfür soll zum einen quantifiziert werden, welchen Einfluss Faktoren wie die Porengeometrie, die Heterogenität und Risse des porösen Mediums auf die Dynamik der Strömungsprozesse ausüben. Zum anderen sollen mathematische und numerische Modelle entwickelt werden, mit denen sich die Auswirkungen von Prozessen, die auf sehr viel kleineren Skalen stattfinden, in Strömungssimulationen integrieren lassen.

Im Zentrum der Forschung stehen drei repräsentative Bereiche. Projektbereich A behandelt komplexe Austauschvorgänge von Masse, Impuls und Energie an der Grenze von porösem Medium und Luftströmungen, wie sie beispielsweise auftreten, wenn Wasser in der Luft verdampft. Projektbereich B thematisiert komplexe Riss- und Versagensvorgänge in porösen Medien. Projektbereich C bearbeitet Veränderungen im Porenraum aufgrund von Prozessen an der Grenzfläche zwischen Fluid- und Feststoffphase. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn Salz im Boden ausfällt und sich die Porenräume dadurch verkleinern, so dass es zu Verdrängungsprozessen kommt.

Die Forschung kombiniert mathematische und numerische Modellbildung mit mehrskaligen, bildgestützten Experimenten. In einem weiteren, übergeordneten Projektbereich D wird es darum gehen, die Simulations- und experimentellen Ergebnisse zu visualisieren, die Modelle zu validieren und Multi-Physik- und Multi-Skalen-Simulationsumgebungen zu koppeln. Zudem soll im Rahmen des SFB eine neue Graduiertenschule eingerichtet werden.

Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Rainer Helmig, Universität Stuttgart, Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung IWS, +49 711 685-64741, Rainer.Helmig*ät*iws.uni-stuttgart.de
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