Beendete Projekte

MudEstuary

Das Projekt MudEstuary wurde in der Zeit von 2015-2018 vom BMBF gefördert.


Acronym: MudEstuary
Titel: Die Beeinflussung der Dynamik der Tideästuare durch Flüssigschlick
Fördernummer: 03KIS0112 03KIS0113
Laufzeit: 01.06.2015 - 31.05.2018
Inhaltsangabe: Zur Modellierung der Dynamik von Flüssigschlicken wurde in den vorangegangenen KFKI-Projekten MudSim A und B (03 KIS 66-67) ein numerisches Modellsystem entwickelt, welches die komplexen rheologischen Eigenschaften dieser Fluide erfassen kann. Dieses Modell beinhaltet allerdings nur die Rheologie dieser Flüssigschlicke und kann bislang nicht den kontinuierlichen Übergang vom Flüssigschlick über die Suspension in das eventuelle vorhandene Klarwasser mit freier Turbulenz erfassen. Dabei wird das viskose Verhalten von Wasser durch Turbulenzmodelle, während das viskose Verhalten von Flüssigschlick durch rheologische Modelle beschrieben wird. Für diese Ansätze soll im beantragten Projekt ein kontinuierlicher Übergang entwickelt werden, so dass die Beeinflussung der Tidedynamik in den Ästuaren mit Flüssigschlickanfall durch einen Modellansatz beschrieben werden kann.
Nach einer Literaturrecherche wird ein Laborversuch entwickelt, in welchem die Turbulenzdämpfung in einer geschichteten Schlicksuspension untersucht werden kann. Der Laborversuch wird mit möglichst natürlichen Schlicken bestückt, so wie sie in der Ems vorkommen. Im Laborversuch werden dann die turbulenten und die rheologischen Eigenschaften des geschichteten Wasser-Schlick-Systems ermittelt und mit dem Modellviskositätsansatz nachgerechnet, wodurch dieser validiert werden soll. Weitere Laboruntersuchungen werden zur Erfassung des Einflusses der Salinität und die biologische Aktivität auf die Rheologie der Flüssigschlicke durchgeführt.
Ein solcher Ansatz ist vor allem deshalb notwendig, um die zunehmende Verschlickung des Emsästuars zum einen durch die Modellierung historischer Zustände ursächlich zu verstehen und auf diesen Erkenntnissen aufbauend Lösungsansätze für das Emsästuar zu erarbeiten. Deshalb wird das so gewonnene Modell zur turbulenten und rheologischen Viskosität wird im Teilprojekt B in die Simulationsmodelle der BAW eingearbeitet.
Schlüsselwörter: Flüssigschlick, Modellviskosizität, Tideästuare, Simulation, Meeresregionen
Kontakt:

Prof.-Dr.-Ing. Andreas Malcherek

Publikationen:

Chmiel, O.; Malcherek, A.; Naulin, M.; Rahlf, H. (2016): 1. Zwischenbericht MudEstuary (03KIS0112) - Die Beeinflussung der Dynamik der Tideästuare durch Flüssigschlick.
Zwischenbericht

Chmiel, O.; Malcherek, A.; (2016): 2. Zwischenbericht MudEstuary_A (03KIS0112) - Die Beeinflussung der Dynamik der Tideästuare durch Flüssigschlick. Experimentelle Turbulenzuntersuchungen in Schlicksuspensionen.
Zwischenbericht

Naulin, M.; Rahlf, H. (2016): 2. Zwischenbericht MudEstuary_B (03KIS0113) - Die Beeinflussung der Dynamik der Tideästuare durch Flüssigschlick. Numerische Simulation des Emsästuars.
Zwischenbericht

Naulin, M.; Rahlf, H. (2017): 3. Zwischenbericht MudEstuary_B (03KIS0113) - Die Beeinflussung der Dynamik der Tideästuare durch Flüssigschlick. Numerische Simulation des Emsästuars.
Zwischenbericht

Chmiel, O., Malcherek, A. (2018): 3. Zwischenbericht MudEstuary-A (03KIS112) - Die Beeinflussung der Dynamik der Tideästuare durch Flüssigschlick; Experimentelle Turbulenzuntersuchungen in Schlicksuspensionen.
Zwischenbericht

Naulin, M. (2018): MudEstuary Interim Report, 1st DRAFT, 3D Numerical Model for Simulating Tidal Dynamics with Fluid Mud:Historic Scenarios.
Publikation

Naulin, M. (2018): MudEstuary Interim Report, 1st DRAFT, 3D Numerical Model for Simulating Tidal Dynamics with Fluid Mud: Set-up and Application
Publikation

Acronym: MudEstuary_A
Titel: MODELLVISKOSITÄT: Untersuchungen und Entwicklung eines Ansatzes zur Modellviskosität zwischen Turbulenz und Rheologie
Fördernummer: 03KIS0112
Laufzeit: 01.06.2015 - 31.05.2018
Inhaltsangabe: Zur Modellierung der Dynamik von Flüssigschlicken wurde in den vorangegangenen KFKI-Projekten MudSim A und B (03 KIS 66-67) ein numerisches Modellsystem entwickelt, welches die komplexen rheologischen Eigenschaften dieser Fluide erfassen kann. Dieses Modell beinhaltet allerdings nur die Rheologie dieser Flüssigschlicke und kann bislang nicht den kontinuierlichen Übergang vom Flüssigschlick über die Suspension in das eventuelle vorhandene Klarwasser mit freier Turbulenz erfassen. Dabei wird das viskose Verhalten von Wasser durch Turbulenzmodelle, während das viskose Verhalten von Flüssigschlick durch rheologische Modelle beschrieben wird. Für diese Ansätze soll im beantragten Projekt ein kontinuierlicher Übergang entwickelt werden, so dass die Beeinflussung der Tidedynamik in den Ästuaren mit Flüssigschlickanfall durch einen Modellansatz beschrieben werden kann.
Nach einer Literaturrecherche wird ein Laborversuch entwickelt, in welchem die Turbulenzdämpfung in einer geschichteten Schlicksuspension untersucht werden kann. Der Laborversuch wird mit möglichst natürlichen Schlicken bestückt, so wie sie in der Ems vorkommen. Im Laborversuch werden dann die turbulenten und die rheologischen Eigenschaften des geschichteten Wasser-Schlick-Systems ermittelt und mit dem Modellviskositätsansatz nachgerechnet, wodurch dieser validiert werden soll. Weitere Laboruntersuchungen werden zur Erfassung des Einflusses der Salinität und die biologische Aktivität auf die Rheologie der Flüssigschlicke durchgeführt.
Ein solcher Ansatz ist vor allem deshalb notwendig, um die zunehmende Verschlickung des Emsästuars zum einen durch die Modellierung historischer Zustände ursächlich zu verstehen und auf diesen Erkenntnissen aufbauend Lösungsansätze für das Emsästuar zu erarbeiten. Deshalb wird das so gewonnene Modell zur turbulenten und rheologischen Viskosität wird im Teilprojekt B in die Simulationsmodelle der BAW eingearbeitet.
Schlüsselwörter: Flüssigschlick, Modellviskosizität, Tideästuare, Simulation, Meeresregionen
Kontakt:

Prof.-Dr.-Ing. Andreas Malcherek