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Numerische Simulation der Dynamik von Flüssigschlick (MudSim)

Das Projekt "Numerische Simulation der Dynamik von Flüssigschlick (MudSim)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Problemstellung und Ziel: In vielen Bereichen der Deutschen Küste führt eine zunehmende Verschlickung von Häfen, Hafenzufahrten und Teilabschnitten der Ästuare zu hohen Unterhaltungskosten. Besonders in strömungsberuhigten Zonen akkumuliert der Schlick und konsolidiert letztendlich. Diese konsolidierten Schlickschichten sind nur mit hohem Aufwand zu mobilisieren oder abzutragen. Fragestellungen des Suspensionstransports werden mit hydrodynamischen numerischen Modellverfahren untersucht. Die derzeitig etablierten und erprobten Modellverfahren sind jedoch kaum in der Lage die Dynamik von Flüssigschlick (fluid mud, hochkonzentrierte Schlicksuspension) zu simulieren. Dies begründet sich in den besonderen rheologischen Eigenschaften von Flüssigschlick. Das Fließverhalten von Flüssigschlick entspricht nicht einem Newtonschen Fluid, wie Klarwasser. Jedoch basieren die hydrodynamischen numerischen Modelle in der Regel auf diesem Ansatz. In diesem Forschungsprojekt soll daher ein bestehendes und bewährtes hydrodynamisches Modellverfahren für die Simulation von Flüssigschlick erweitert werden. Bedeutung für die WSV: Mit Hilfe des Verfahrens MudSim sollen zukünftig erforderliche Maßnahmen auch in ihrer Wirkung auf Schlicktransport und Schlickakkumulation untersucht werden können, um Bau- und Unterhaltungsmaßnahmen im Hinblick auf die Minimierung dieser Prozesse ausrichten zu können. Zudem sollen hiermit bestehende und zukünftige Managementstrategien zur Umlagerung und Unterbringung hoch konzentrierter Schlicksuspensionen und konsolidierter Schlicke verbessert werden. Untersuchungsmethoden: Grundlegend für die Entwicklung neuer Methoden zur numerischen Simulation von Flüssigschlick sind die Erforschung rheologischer Eigenschaften und die Bestimmung der charakterisierenden Parameter zur Beschreibung von Flüssigschlick. Einer der wichtigsten charakterisierenden Parameter für das Verhalten von Flüssigschlick ist der Feststoffgehalt, bzw. die dazu proportionale Dichte. Dieser Parameter wird für die numerische Modellierung genutzt, indem der Wasserkörper und die Schlicksuspension in Schichten gleicher Dichte unter Annahme einer stabilen Schichtung unterteilt werden. Diese Schichten gleicher Dichte, Isopyknen, bilden die vertikale Diskretisierung im Modell. Jeder Isopykne wird ein bestimmtes rheologisches Verhalten (Newtonsches, nicht-Newtonsches Fluid) zugeordnet. Der konzeptionelle isopyknische Modellansatz ist besonders für die Modellierung stark geschichteter Strömungen geeignet. Das isopyknische Modell ist um die entscheidenden Transportprozesse wie Deposition, Konsolidierung, Entrainment und Fluidisierung sowie um rheologische Ansätze für Schlicksuspensionen zu erweitern. Die Rheologie von Flüssigschlick wird über den Spannungstensor im Modell realisiert. Durch rheometrische Laboruntersuchurigen werden Zusammenhänge von Schubspannung und Scherrate sowie Viskosität und Scherrate in Abhängigkeit von der Suspensionskonzentration ermittelt. usw.

Schallschutz durch Abschirmung an Schienen

Das Projekt "Schallschutz durch Abschirmung an Schienen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Müller-BBM Gesellschaft mit beschränkter Haftung durchgeführt. Durch Auswertung zahlreicher Messungen, die im Auftrag der Deutschen Bundesbahn durchgefuehrt worden sind, sowie der Literatur war eine Berechnungsmethode zu entwickeln, mit der die schallpegelmindernde Wirkung von Einschnitten und Schallschutzwaenden zu ermitteln ist. Als Ergebnis werden Formeln fuer kurze Streckenabschnitte (Punktquelle) und lange Streckenabschnitte (Linienquelle) angegeben, in denen die Richtwirkung der Abstrahlung und Reflexionen beruecksichtigt werden. Die Anwendung ist fuer Planungen der Bahn in Zusammenhang mit dem Entwurf des Verkehrslaermgesetzes vorgesehen.

Schallschutz durch Teilkapselung bzw. Abschirmung im Nahfeld

Das Projekt "Schallschutz durch Teilkapselung bzw. Abschirmung im Nahfeld" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Müller-BBM Gesellschaft mit beschränkter Haftung durchgeführt. Die Erfahrungsluecke zwischen Schallschirmen und Kapseln soll mit den vorliegenden Untersuchungsergebnissen verringert werden. Untersuchungen werden zur Ergaenzung der Richtlinienarbeit fuer VDI 2720, Schallschutz durch Abschirmung, durchgefuehrt. Aufbauend auf verfuegbaren Grundlagen wird das Schwergewicht auf die messtechnische Erfassung einer Vielzahl von betrieblich bewaehrten Anwendungsbeispielen gelegt.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Physik durchgeführt. Viele Experimente im italienischen Untergrundlabor LNGS verwenden Edelgase in großen Mengen in flüssiger Phase: Das Dunkle-Materie-Experiment DarkSide-50 verwendet sogenanntes Untergrund-Argon (UAr), das bzgl. des radioaktiven Isotops Ar-39 um etwa einen Faktor 1000 reduziert ist und aufgrund der aufwändigen Gewinnung extrem wertvoll ist. DarkSide-20k wird 50t der gleichen UAr verwenden und plant, die weitere Abreicherung von UAr bzgl. Ar-39 durch kryogene Destillation zu demonstrieren. Das Dunkle-Materie-Experiment XENONnT verwendet natürliches Xenon im Wert von ca. 2,5 MEuro pro Tonne. Das Doppelbetazerfalls-Experiment LEGEND-200 verwendet Argon als hochreine, aktive Abschirmung. Die nächste Version des Experiments, LEGEND-1000, sieht den Einsatz von UAr vor, dass zusätzlich bzgl. des Isotops Ar-42 reduziert werden muss. Die Rückgewinnung und Handhabung dieser Edelgase erfordert spezielle Anlagen. XENON1T/nT hat die ReSToX-Technologie zur Lagerung mehrerer Tonnen Xenon in flüssiger Form oder unter Druck entwickelt. DarkSide-20k wird ein ähnliches System verwenden. Diese riesigen ReSToX-Tanks sind weder für den Transport von Edelgas in eine Reinigungs- oder Destillationsanlage geeignet, noch im Falle eines ernsten Problems oder dem Ende eines Experiment fähig die Edelgase in Gasflaschen zu transferieren. Die Installation eines teuren Edelgas-Rückgewinnungssystems für jedes einzelne Experiment ist nicht kosteneffektiv, da der Füllvorgang nur zu bestimmten Zeiten innerhalb der Lebensdauer eines Experiments durchgeführt werden wird, z.B. bei der Inbetriebnahme oder Stilllegung oder im Falle eines Problems. Daher schlagen wir hier vor, ein mobiles und universell einsetzbares Edelgas-Rückgewinnungssystem am LNGS zu installieren, das aus einem Kompressionssystem für hochreines Gas mit einem einfachen Flaschenlager besteht. Das System wird durch ein Gaschromatographie-Massenspektrometer für die Gasanalyse ergänzt.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik durchgeführt. Viele Experimente im italienischen Untergrundlabor LNGS verwenden Edelgase in großen Mengen in flüssiger Phase: Das Dunkle-Materie-Experiment DarkSide-50 verwendet sogenanntes Untergrund-Argon (UAr), das bzgl. des radioaktiven Isotops Ar-39 um etwa einen Faktor 1000 reduziert ist und aufgrund der aufwändigen Gewinnung extrem wertvoll ist. DarkSide-20k wird 50t der gleichen UAr verwenden und plant, die weitere Abreicherung von UAr bzgl. Ar-39 durch kryogene Destillation zu demonstrieren. Das Dunkle-Materie-Experiment XENONnT verwendet natürliches Xenon im Wert von ca. 2,5 MEuro pro Tonne. Das Doppelbetazerfalls-Experiment LEGEND-200 verwendet Argon als hochreine, aktive Abschirmung. Die nächste Version des Experiments, LEGEND-1000, sieht den Einsatz von UAr vor, dass zusätzlich bzgl. des Isotops Ar-42 reduziert werden muss. Die Rückgewinnung und Handhabung dieser Edelgase erfordert spezielle Anlagen. XENON1T/nT hat die ReSToX-Technologie zur Lagerung mehrerer Tonnen Xenon in flüssiger Form oder unter Druck entwickelt. DarkSide-20k wird ein ähnliches System verwenden. Diese riesigen ReSToX-Tanks sind weder für den Transport von Edelgas in eine Reinigungs- oder Destillationsanlage geeignet, noch im Falle eines ernsten Problems oder dem Ende eines Experiment fähig die Edelgase in Gasflaschen zu transferieren. Die Installation eines teuren Edelgas-Rückgewinnungssystems für jedes einzelne Experiment ist nicht kosteneffektiv, da der Füllvorgang nur zu bestimmten Zeiten innerhalb der Lebensdauer eines Experiments durchgeführt werden wird, z.B. bei der Inbetriebnahme oder Stilllegung oder im Falle eines Problems. Daher schlagen wir hier vor, ein mobiles und universell einsetzbares Edelgas-Rückgewinnungssystem am LNGS zu installieren, das aus einem Kompressionssystem für hochreines Gas mit einem einfachen Flaschenlager besteht. Das System wird durch ein Gaschromatographie-Massenspektrometer für die Gasanalyse ergänzt.

Untersuchungen ueber den Einfluss von Wind auf die Wirksamkeit von Schallschirmen und Erdwaellen

Das Projekt "Untersuchungen ueber den Einfluss von Wind auf die Wirksamkeit von Schallschirmen und Erdwaellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Müller-BBM Gesellschaft mit beschränkter Haftung durchgeführt. In verschiedenen Messgebieten sollen Schallausbreitungsmessungen hinter Abschirmeinrichtungen (Waende, Erdwaelle, Gelaendeformen) durchgefuehrt werden. Die Anregung soll mit einer Impulsschallquelle und auch mit Kraftfahrzeugen erfolgen. Messungen sind in Abstaenden bis zu 1000 m bei Mit- und Gegenwindlagen durchzufuehren. Experimentelle Arbeiten sollen von theoretischen Untersuchungen begleitet werden.

Zusammenstellung und Auswertung von Grundlagen zum Entwurf der VDI-Richtlinie 2720

Das Projekt "Zusammenstellung und Auswertung von Grundlagen zum Entwurf der VDI-Richtlinie 2720" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Battelle-Institut e.V. durchgeführt. Zusammenstellung und Auswertung von Grundlagen zum Entwurf einer VDI-Richtlinie, die den Schallschutz durch Abschirmung im freien und in geschlossenen Raeumen betrifft. Dazu wird Literatur ausgewertet. Die Ergebnisse werden zur Veroeffentlichung vorbereitet.

Akustisches Modell zur Abschirmwirkung von Wäldern

Das Projekt "Akustisches Modell zur Abschirmwirkung von Wäldern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie durchgeführt. Ziele: Das Forschungsvorhaben soll zur Erweiterung und Verifizierung der bisher bestehenden Berechnungsmodelle dienen und Aussagen zur Wirksamkeit von aktiven Schallschutzmaßnahmen durch größere Waldflächen bringen.

Laermausbreitung in bebauten oder bepflanzten Gebieten

Das Projekt "Laermausbreitung in bebauten oder bepflanzten Gebieten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Technische Akustik durchgeführt. Laermausbreitung in Wohngebieten; Laermabschirmung durch Wald.

Schalltechnische Optimierung von Abschirmeinrichtungen zum Schutz gegen Verkehrslaerm

Das Projekt "Schalltechnische Optimierung von Abschirmeinrichtungen zum Schutz gegen Verkehrslaerm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Müller-BBM Gesellschaft mit beschränkter Haftung durchgeführt. Seit einigen Jahren - besonders seit Bekanntgabe der Vornorm DIN 18005 'Schallschutz im Staedtebau' - werden im grossen Umfang zum Schutz von Haeusern und Siedlungen gegen Verkehrslaerm Abschirmeinrichtungen in Form von Waenden und Waellen errichtet. Die Kosten dafuer sind (je lfd. m bis ueber 1000 DM) recht erheblich. Um so wichtiger ist es, die Laenge solcher Einrichtungen zu optimieren, denn bei zu langen oder zu kurzen Abschirmungen steht der Aufwand in keinem angemessenen Verhaeltnis zur Wirkung.

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