Partikel Kollisionen für beliebige glatte Objekte
Abstract
Viele Flüsse weltweit leiden unter einer gestörten Sedimentdynamik aufgrund menschlicher und klimatischer Einflüsse. Das Verständnis von Sedimentprozessen in Flüssen ist eine Grundvoraussetzung für die Entwicklung effizienter Sedimentmanagementstrategien. Beim Umgang mit Sedimenttransportprozessen in Flüssen verwenden die meisten Forscher eine Standard- oder modifizierte Form des kritischen Shields-Parameters, um die beginnende Bewegung einer interessierenden Korngröße vorherzusagen. Trotz der weit verbreiteten Anwendung dieses Konzepts zeigen viele Studien das offensichtliche Fehlen eines genauen Schwellenwerts. Anstelle der zeitlich und räumlich gemittelten Sohlschubspannung in einem Flussabschnitt sind momentane Kräfte, die auf das Korn wirken, für dessen Mobilisierung verantwortlich. Darüber hinaus tragen Partikel-Partikel-Interaktionen wesentlich zum Sedimenttransport bei und sollten daher untersucht werden. Das Zusammenspiel eines Fluids (z. B. Wasser) mit einem festen Körper (z. B. Sedimentkörnern) gehört zum Feld der Fluid-Struktur-Interaktionen (FSI). Bei Berücksichtigung von Partikel-Partikel-Kollisionen, müssen zusätzliche Gleichungen gelöst werden. Die neuartige 4D-PTV-Methode zur hochauflösenden räumlich-zeitlichen Messung des Durchflusses ist eine hervorragende Möglichkeit, FSI-Probleme experimentell zu untersuchen. Kollisionsmodelle zwischen Kugeln und ellipsoiden Objekten wurden kürzlich entwickelt. Obwohl allgemein anerkannt ist, dass die Form von kollidierenden, polydispersen Partikeln eine entscheidende Rolle beim Transport spielt, existieren experimentelle und numerische Studien für Flüsse mit hoher Reynoldszahl und polydispersen, fluvialen Partikeln nicht. Das übergeordnete Projektziel besteht darin, Steinkollisionen in Flusssystemen zu untersuchen und ein geeignetes Kollisionsmodell zu entwickeln. Dies erfordert die Untersuchung von Kollisionen beliebig geformter Partikel für verschiedenen Winkel und Stokes-Zahlen bei großen Reynolds-Zahlen. Methodisch kombinieren wir (1) innovative experimentelle hochauflösende räumlich-zeitliche 4D-PTV-Messungen, um (2) ein mathematisches Lubrikationsmodell zu entwickeln und (3) ein numerisches Kollisionsmodell zu implementieren, das auf einem FSI-Code mit der sogenannten "immersed boundary method" basiert.
Sedimenttransport Kollisionsmodell Fluid-Struktur-Interaktion 3D PTV
Publikationen
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Christine Sindelar
Priv.-Doz. Dipl.-Ing. Mag. Dr.techn. Christine Sindelar
christine.sindelar@boku.ac.at
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01.05.2020 - 30.09.2023
Helmut Habersack
Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Dr.h.c. Helmut Habersack
helmut.habersack@boku.ac.at
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Sub-Projektleiter*in
01.05.2020 - 30.09.2023
Thomas Gold
Dipl.-Ing. Thomas Gold
thomas.gold@boku.ac.at
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Projektmitarbeiter*in
01.05.2020 - 30.09.2023
Kevin Reiterer
Dipl.-Ing. Kevin Reiterer
kevin.reiterer@boku.ac.at
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Projektmitarbeiter*in
01.05.2020 - 30.09.2023
Dominik Worf
Dipl.-Ing. Dominik Worf
dominik.worf@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-81937
Projektmitarbeiter*in
01.05.2020 - 30.09.2023
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Externe Partner
Stony Brook University_x000D_ Department of Civil Engineering_x000D_
Asst. Prof. Ali Khosronejad
Partner