Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 2238: Dynamik der Erzmetallanreicherung - DOME; Dynamics of Ore-Metals Enrichment - DOME, Überquerung der magmatisch-hydrothermalen Grenzschicht innerhalb lagerstättenbildender Systeme mit numerischen Modellen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum.Zukünftige Explorationen für metallische Ressourcen werden auf größere Tiefen und untermeerische Bereiche abzielen, was kostspielig und technisch herausfordernd ist. Für diese Entwicklung benötigen wir belastbare Vorhersagemodelle, welche die entscheidenden Prozesse innerhalb ganzer lagerstättenbildender Systeme abbilden können. Magmatisch-hydrothermale Lagerstätten bilden unsere größten Ressourcen für Cu, Mo, Sn und W und entstehen durch Fluidentmischung aus magmatischen Intrusionen in ein Hydrothermalsystem im Umgebungsgestein. Das Potential, riesige ('world-class') Lagerstätten bilden zu können, hängt wesentlich von Fluidflüssen über diese magmatisch-hydrothermale Grenzschicht hinweg ab, welche jedoch die größte Unbekannte in unserem derzeitigen Verständnis dieser Lagerstätten darstellten und bislang in numerischen Simulationen lediglich parameterisiert werden können. Um diese Grenzprozesse abbilden zu können, benötigt es einen fundamental neuen Modellieransatz mit einem Kontinuum, das über die Tiefenbereiche von Hydrothermalsystemen hinaus reicht und die Lücke zwischen Fluidfluss und Magmadynamik überbrückt. Das Projekt CROWN wird neue Wege beschreiten, indem es eine konsistente Formulierung für Fluidgenese und -transport in einem gekoppelten Modell für viskoses Fliessen gemäß der Navier-Stokes-Gleichungen und poröses Fliessen nach dem Darcy Gesetz entwickelt. Außerdem, und sehr wichtig für die geologische Realitätsnähe, simuliert das Modell dynamische Permeabitätsänderungen und fokussiertes Fliessen entlang von Störungsbahnen. Die Simulationen richten sich an konzeptuellen Modellen aus der Literatur aus - darunter auch neue eigene Arbeit. Der Projektantrag hebt auch angedachte direkte Zusammenarbeiten mit anderen Projekten, die sich mit magmatisch-hydrothermalen Lagerstätten beschäftigen und für das DOME SPP beantragt wurden, hervor. Das Thema hat auch Verbindungen zu anderen SPP-Anträgen, welche sich mit Laborexperimenten beschäftigen, was noch weitere Möglichkeiten zur Zusammenarbeit eröffnet.
Das Projekt "Quantifizierung der Gerinnespeicherung von kohäsiven Feinpartikeln im Verlauf von künstlich erzeugten Hochwasserwellen und stationären Trockenwetterrandbedingungen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Trier, Fachbereich VI Raum- und Umweltwissenschaften, Fach Hydrologie.Kohäsive Feinpartikel sind potentielle Träger von anorganischen und organischen Schadstoffen und spielen eine entscheidende Rolle beim Stoffaustausch zwischen Wasserkörper, Schwebstoff und Sediment. Daher ist die Kenntnis der Depositionsdynamik dieser Feinpartikel ein wichtiger Baustein für ein effizientes Sedimentmanagement und eine physikalisch basierte Modellierung des Schadstofftransfers in Fließgewässern. Es überrascht jedoch, dass sich Untersuchungen zum Transport- und Sedimentationsverhalten kohäsiver Partikel bisher häufig auf definierte stationäre Randbedingungen im Labormaßstab und Trockenwetterbedingungen im Gelände konzentrieren. Weitgehend ungeklärt ist hingegen das Verhalten von Feinpartikeln und deren Speicherung im Gerinnebett während der dynamischen Phase von Hochwasserereignissen. Um die im Gerinne ablaufenden Prozesse weitgehend unabhängig von den Einzugsgebietsprozessen zu untersuchen hat sich in unserer Arbeitsgruppe seit nunmehr über 10 Jahren ein Ansatz mit künstlich generierten Hochwasserwellen bewährt. Es ist ein genereller Vorteil von solchen Geländeexperimenten, dass einzelne steuernde Größen ausgeschlossen oder gezielt kontrolliert werden können. Außerdem ist ein solcher Ansatz eine Voraussetzung, um die Aussagekraft experimentell gewonnener Laborergebnisse zur potentiell hohen Feinpartikel-Retention in Sand- und Kiessedimenten in einem natürlichen System zu validieren. Das übergeordnete Ziel des hier beantragten Projekts ist es, die Gerinnespeicherung kohäsiver Feinpartikel in einem natürlichen System bei variierenden hydrologisch-hydraulischen Randbedingungen zu quantifizieren. Zu diesem Zweck werden standardisierte Feinpartikeltracer (Kaolinit, d50 = 2ìm, ñ = 2,6 g/cm3) sowohl im Verlauf von künstlich generierten Hochwasserwellen als auch während stationärer Trockenwetterbedingungen in einen Mittelgebirgsbach induziert. Die Retention und Sedimentation der eingegebenen Feinpartikel wird gezielt in kleinräumig variierenden Flussbettstrukturen (Hyporheische Zone, Stillwasserzonen, Gerinnerandbereiche, Riffle-Pool-Sequenzen) und für einzelne Gerinneabschnitte erfasst. Die Quantifizierung der Speicherung erfolgt mit bereits erprobten Resuspensionstechniken und Sedimentfallen sowie einer in Pilotprojekten erfolgreich getesteten Tracerfrachtberechnung mittels FTIR-DRIFT Spektroskopie an mehreren Basismessstationen im Längsprofil. In einem interdisziplinären Forscherverbund mit Kollegen des 'Hydraulics Laboratory' und des 'Dept. of Civil Engineering' der Universität Gent, der 'Ecosystem Management Research Group, Dept. of Biology' der Universität Antwerpen und des 'Dept. of Hydrology and Hydraulic Engineering' der Freien Universität Brüssel in Belgien wird darüber hinaus die Transport- und Speicherdynamik der Feinpartikel mit der neuen, FORTRAN basierten Modellierungssoftware 'FEMME' ('Flexible Environment for Mathematically Modelling the Environment') abgebildet.
Das Projekt "Sonderforschungsbereich Transregio 165 (SFB TRR): Wellen, Wolken, Wetter; Waves to Weather - A Transregional Collaborative Research Center, Upscale Error Growth - A2: Structure formation on cloud scale and impact on larger scales" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Physik der Atmosphäre.Cloud particles are determined by microscopic processes, such as nucleation/condensation, growth, aggregation and sedimentation. These processes can feedback on dynamics or organize themselves and form macroscopic cloud structures on the order of tens of kilometers. At particles scales (order of micrometers) only little energy is transferred in the system. However through forming structures on cloud scales, diabatic heat sources are confined and concentrated on this scale and can interact with atmospheric flows. In this project the formation of cloud structures and structures in clouds will be investigated. We will identify and determine possible structures in clouds containing ice crystals, i.e., mixed-phase clouds and pure ice clouds. In addition, we will identify the governing processes leading to structure formation and investigate the impact of cloud structures on processes on larger scales than cloud scale. Our approach is two-fold, using high-resolution modeling of clouds and mathematical analysis of cloud physics equations. For consistency, we start with a common analytical cloud model, which will be used in both parts of the project. In the modeling part of the project we will carry out high-resolution numerical simulation of clouds, represented by the cloud model coupled to equations of atmospheric motion (sound-proof models of compressible viscous flows). We will concentrate on convective situations, starting with moist Rayleigh-Benard convection, extended to multiphase systems, but proceed to more realistic convective scenarios. The output of the simulations will be evaluated in terms of temporal and/or spatial structures of clouds. Complementary, we will investigate the underlying equation of cloud physics combined with atmospheric dynamics using mathematical analysis. We will use different methods in order to identify possible structure formation. For direct analysis we will use techniques from dynamical system theory in order to analyze the equations in terms of equilibrium states, limit cycles, Lyapunov exponents, bifurcations due to parameters and attractors, respectively. On the other hand, we will use reduction techniques (e.g., as used for Landau-Ginzburg equations or reduced order methods) in order to simplify the underlying equations towards the governing processes determining structure formation. In a synthesis of these methods (structures in numerical modeling vs. mathematical analysis) we will finally derive some minimal models describing structure formation on cloud scale. These models will allow us to determine the impact of cloud scale structures on larger scales. Finally, we will carry out first numerical investigations on the impact of structured heat sources on atmospheric flows. Here, minimal models as derived during the project will be used for describing the structured heat sources, embedded into an atmospheric flow for certain idealized flow conditions. (abridged text).
Das Projekt "waveSTEPS - Wellenauflauf und Wellenüberlauf an getreppten Deckwerken, Vorhaben: Fließgewässerhydraulik und Strömungs-Bauwerk-Interaktion (waveSTEPS_B)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fachhochschule Aachen, Fachbereich Bauingenieurwesen, Lehr- und Forschungsgebiet Wasserbau.Die Arbeiten befassen sich mit experimentellen Untersuchungen zum Fließwiderstand in Rinnen mit getreppter Sohle unter stationären Strömungsbedingungen. Hiermit wird das Ziel verfolgt, die grundlegenden, Energie abbauenden Prozesse systematisch zu untersuchen und die Erkenntnisse auf den zeitlich veränderlichen - und damit messtechnisch schwieriger zu erfassenden - Fall des Wellenauflaufs auf getreppte Deckwerke zu übertragen. Die Energie abbauenden Prozesse sollen in der Strömungsrinne der FH Aachen untersucht werden. Hierzu werden getreppte Sohlen mit variierenden Geometrien eingebaut und die Geschwindigkeitsfelder für unterschiedliche Fließzustände analysiert. In einem ersten Schritt werden dazu horizontale Sohlen betrachtet, um ein grundsätzliches Verständnis über die maßgebenden hydraulischen Prozesse zu erlangen. Um die gewonnenen Erkenntnisse später auf den Fall des Wellenauflaufs auf getreppte Deckwerke übertragen zu können, werden in einem zweiten Schritt Strömungen auf getreppten Sohlen mit Gegengefälle betrachtet. Hiermit wird dem Einfluss der Gravitation Rechnung getragen. Beide Versuchsreihen werden unter stationären Randbedingungen durchgeführt, um die maßgebenden Parameter (Geschwindigkeitsverteilungen und Fließtiefen) über einen längeren Zeitraum untersuchen zu können. Zur Messung der Geschwindigkeitsfelder werden sowohl intrusive Messsonden als auch eine Hochgeschwindigkeitskamera eingesetzt. Fließtiefen werden mit Ultraschallsensoren gemessen. Da die zu untersuchende Strömung hochturbulent ist und durch signifikanten Lufteintrag, welcher sich unmittelbar auf Fließwiderstände auswirkt, geprägt ist, wird zusätzlich der lokale Luftgehalt im Strömungsfeld messtechnisch ermittelt. Alle Versuchsergebnisse sollen dem Projektpartner (Untersuchung des instationären Wellenauflaufs in einem Wellenkanal) durch ständigen Datenaustausch zur Verfügung gestellt werden, um das Versuchsprogramm bei Bedarf an den fortschreitenden Erkenntnisgewinn anpassen zu können.
Das Projekt "waveSTEPS - Wellenauflauf und Wellenüberlauf an getreppten Deckwerken, Leitantrag; Vorhaben: Instationäres physikalisches Modellwesen (waveSTEPS_A)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Hannover, Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen.In Küstennähe besteht eine Diskrepanz zwischen notwendigen Bereichen für den Küstenschutz und Flächen zur Erholung und touristischen Nutzung. Eine interessante Möglichkeit einen Uferabschnitt in urbanen Gebieten unabhängig vom Wasserstand auch für den Tourismus zugängig zu machen und trotzdem dem Hochwasserschutz Rechnung zu tragen, ist den Uferbereich durch ein getrepptes Deckwerk mittels befestigter Stufen auszubilden. Durch die geometrische Homogenität sind diese Deckwerke hinsichtlich des Hochwasserschutzes deutlich kalkulierbarer einsatzfähig. Auch in dichtbesiedelten Ästuaren gewinnen getreppte Deckwerke zunehmend an Bedeutung. Ziel des zu beantragenden Forschungsprojektes ist es daher, Erkenntnisse des Einflusses von getreppten Deckwerken auf die Wellenauflaufhöhen und Wellenüberlaufmengen zu bestimmen und daraus bemessungsrelevante Rückschlüsse zur Verbesserung der Dimensionierung und konstruktiven Ausbildung von Deichen in urbanen Gebieten zu erzielen. Einer erweiterten Literaturstudie schließen sich hydraulische Modellversuche in drei einzelnen Arbeitspakete (AP) an. In AP1 wird das Systemverhalten der Interaktion von regelmäßigen Wellen und Seegang mit getreppten Deckwerken kleinskalig in einem Wellenkanal analysiert. Geometrische und hydraulische Randbedingungen werden variiert, um allgemeingültige Aussagen über das Systemverhalten zu erhalten. In AP2 werden verschiedenste temporäre Strömungsprozesse in einer Strömungsrinne stationär nachgebildet, um die Ausbildung von Scherschichten zwischen der Hauptströmung und den mit Wasser gefüllten Stufennischen sowie die damit verbundene Energiedissipation während eines einzelnen Wellenauf- und Ablaufprozesses systematisch zu untersuchen. Durch die hochturbulente und stark belüftete Interaktion von Seegang mit getreppten Deckwerken müssen in AP3 großmaßstäbliche Versuche (Maßstab 1:1) durchgeführt werden, um Skalierungseffekte auszuschließen und eine belastbare Bemessungsgrundlage zu schaffen.
Das Projekt "COOREFLEX-Turbo, Teilprojekt 1.2.12: Verbesserung des Verständnisses der Strömung in Statorkomponenten von Radialverdichtern bei variablen Randbedingungen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Duisburg-Essen, Institut für Energie und Umweltverfahrenstechnik, Lehrstuhl für Strömungsmaschinen.Um den thermischen Wirkungsgrad einer Gasturbine zu steigern, werden immer höhere Verdichtungsverhältnisse gewählt und die Komponentenwirkungsgrade müssen sich weiter steigern. Bei stationären Gasturbinen werden Verdichtungsverhältnisse über 40, bei Fluggasturbinen bis über 50 angestrebt. Es ist daher notwendig, robuste Verdichter zu entwickeln, die über einen möglichst breiten Arbeitsbereich hohe Wirkungsgrade erzielen. Die Arbeiten im Bereich Verdichtung verteilen sich auf die drei Vorhabensgruppen 'Effizienzsteigerung', 'Betriebsflexibilität/Teillaststabilität' sowie 'Robustes Design und Multidisziplinäre Auslegung'.
Das Projekt "Grüne Erde - Dezentrale Gasturbinenanlagen für schnelle Reserven im Verbund mit erneuerbarer Energieerzeugung, Optimierung strömungsführender Bauteile" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bochum, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Thermische Turbomaschinen.Aufbauend auf der wachsenden Bedeutung von dezentralen Energieanlagen im Verbund mit dem Ausbau der regenerativen Energieerzeugung werden in diesem Projekt wesentliche Grundsteine zur Ausschöpfung des großen Entwicklungspotentials von Industriegasturbinen gelegt. In Zusammenarbeit mit dem Projektkoordinator MAN Diesel & Turbo SE (Oberhausen) und dem DLR Stuttgart wird eine neue Gasturbine der Leistungsklasse kleiner als 25 MW entwickelt, die für die Anwendung in kombinierten Gas- und Dampfturbinen (GuD-) Anlagen und in Prozessen der Kraft-Wärmekopplung optimiert ist. Gasturbinenanlagen dieser Leistungsklasse können einen wesentlichen Beitrag zur Kompensation von Netzschwankungen, bedingt durch die Volatilität von regenerativen Energiequellen, leisten. Für die praktische Durchführung wird das Gesamtprojekt in 2 Phasen aufgeteilt. In der ersten Phase A werden die Methodenentwicklung und Erprobung neuer Technologien und Verfahren auf Komponentenebene vorangetrieben. In dieser Projektphase sind 3 Einzelvorhaben vorgesehen, wobei der Antragsteller zur Optimierung strömungsführender Kanäle mit stationären und instationären Strömungsverfahren beiträgt. Hierzu werden Kennfeldrechnungen am gesamten Gasturbinenverdichter mit Modellierung von Seitenwandbereichen, Filets und Teilspalten unterhalb verstellbarer Leitschaufeln durchgeführt. Zudem erfolgt eine aeroelastische Untersuchungen der hochbelasteten Verdichterfrontstufen sowie eine strömungsmechanische Optimierung des Turbinen-Abgasdiffusors.
Das Projekt "Berechnung und Validierung von Lasten an Windenergieanlagen aufgrund intermittenter Windfelder (InterWiLa), Teilvorhaben: Berechnung und Validierung von Lasten an Windenergieanlagen aufgrund intermittender Windfelder" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES) - Standort Bremerhaven (Am Luneort).Bei der Entwicklung von Windenergieanlagen nimmt die Lastrechnung für die Dimensionierung der Bauteile eine herausragende Rolle ein. Theoretische Überlegungen und experimentelle Messungen haben ergeben, dass die heute in der Windenergieindustrie üblichen Verfahren zur numerischen Windfeldgenerierung Windfelder erzeugen, deren Fluktuationen geringer und somit harmloser sind, als sie in der Natur vorkommen. Solche synthetischen Windfelder werden benutzt, um Lastsimulationen zur Auslegung und Zertifizierung von Windenergieanlagen durchzuführen. Mit realistischeren Windfeldern sind höhere rechnerische Ermüdungsbelastungen und damit eine kürzere Lebensdauer der Anlagen zu erwarten. Das übergeordnete Ziel des Gesamtprojekts ist es, Aussagen zu Auswirkungen neuartiger synthetischer Windfelder auf die Lasten und Betriebsfestigkeit von Windenergieanlagen zu gewinnen. Die daraus abgeleiteten Teilziele des Projektes sind die Integration eines bereits entwickelten Verfahrens (CTRW-Modell) zur Generierung von Windzeitreihen, deren Fluktuationen den in der Natur beobachteten sehr nahe kommen, in Lastrechnungsprogramme wie zum Beispiel die OneWind Modelica Bibliothek, die nachfolgende umfangreiche numerische Untersuchung zur Auswirkung dieser Windfelder auf die Lasten einer Windenergieanlage, und die experimentelle Verifikation der Ergebnisse mittels Materialcharakterisierung unter realistischen dynamischen Lastzeitreihen. Weichen die Ergebnisse relevant von den mit den bisherigen Standardwindfeldern gewonnenen Lasten ab, ist über eine Änderung der einschlägigen Zertifizierungsrichtlinien nachzudenken.
Das Projekt "Wissenschaftliche Vorstudie zur Gewinnung von Grundlagenwissen über das Verdriften von Munitionskörpern auf Grund von Umströmung" wird/wurde gefördert durch: Nationalparkverwaltung Niedersächsisches Wattenmeer. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Hannover, Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen.Nach derzeit vorliegenden Erkenntnissen lagern in der Nord- und Ostsee noch mindestens 1.600.000 Tonnen Munition. Die Kampfmittel gelangten vor allem im Zusammenhang mit den beiden Weltkriegen in diese Gewässer und die davon ausgehende Gefährdung steigt mit zunehmender Lagerdauer auf Grund von Abbauprozessen. Dies geht aus einem Ende 2011 vorgelegten ersten Lagebericht einer Expertengruppe des Bundes und der Länder zur Munitionsbelastung der deutschen Meeresgewässer hervor und aus dem Fortschrittsbericht der Gruppe im März 2017. Nicht nur in der Vergangenheit gefährdete die in die Meere eingebrachte Munition die maritime Sicherheit wie Menschen und Umwelt an den Stränden. Auch in der Gegenwart übt dieser Risikofaktor seinen Einfluss aus. Vielmehr noch wird er durch die stark steigende Nutzung von Meeresflächen im Rahmen der Energiewende durch Offshore-Windparks und die zugehörigen Infrastrukturbauwerke (Seekabel, Umspannwerke, Versorgungs- und Wartungsstandorte) erheblich an Bedeutung gewinnen. Auch der steigende kommerzielle Seeverkehr, der Kreuzfahrtourismus, die maritime Sportschifffahrt und der Ausbau von Aquakulturen werden zur wachsenden Relevanz des Risikofaktors 'Munition im Meer' beitragen. Neben den eventuellen Munitionsverdriftungen in den Verklappungsgebieten selbst werden Munitionskörper auch gelegentlich an Stränden angespült, wo sie ein Gefahren- und Verletzungspotential für Touristen und Anwohner bilden. In der Literatur finden sich nur einige wenige Beispiele, bei denen eine Verdriftung von Körpern in quasi-stationärer Strömung untersucht wurde. Vor diesem Hintergrund soll in einer grundlegenden Studie mittels PIV Strömungsmessungen ermittelt werden, welche Munitionskörper sich bei welchen Strömungsbedingungen auf sandigem Boden in der horizontalen Ebene bewegen.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP); International Continental Drilling Program (ICDP), Sub project: Viscous flow of magmas from Unzen volcano, Japan - implications for magma mixing and ascent" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz Universität Hannover, Institut für Mineralogie.In the proposed project the viscosity of magmas of the Unzen volcano in Japan (compositions: rhyodacite to andesite) will be determined at conditions relevant to the local geological situation. Effects of pressure, water content, redox state of iron and degree of crystallization on rheological properties of the magma are of special importance in our studies. At present the influence of these parameters on viscosity of rhyodacitic to andesitic melts can not be modeled due to a lack of reliable experimental data. In the high-viscosity range nearby the glass transition, viscosities will be measured under pressure using a parallel-plate viscometer developed in our institute. Previous measurements were performed only at ambient pressure in this viscosity range. In the low-viscosity range (stable melt), the fallingsphere method will be applied. Combining both methods, the temperature dependence of viscosity can be defined in a large T range. Based on our viscosity measurements and on data from literature we want to develop a viscosity model applicable to melts with rhyolitic to andesitic composition. Using the viscosity data and results on phase equilibria and volatile solubility (project Ho1337/3+7), an attempt will be made to reconstruct the evolution of Unzen magmas from pre-eruptive conditions to the beginning of the eruption.
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| offen | 57 |
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| Boden | 31 |
| Lebewesen & Lebensräume | 32 |
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| Wasser | 35 |
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