PiCASSO lebt


Der FWF hat am 09.03.2020 das Einzelprojekt “Particle Collisions for Arbitrary Smooth Shaped Objects - Experimental and numerical investigation: Model development and validation” bewilligt.

Der FWF hat am 09.03.2020 das Einzelprojekt “Particle Collisions for Arbitrary Smooth Shaped Objects - Experimental and numerical investigation: Model development and validation” bewilligt.

Das zirka 350 Jahre alte grundlegende Werk Newtons über Mechanik erlaubt uns die Position eines Planeten genau zu berechnen. Wenn wir aber einen Stein in einen Fluss werfen und versuchen, dessen Position in einer Woche vorherzusagen, sind diese Prognosen unmöglich oder mit großen Fehlern behaftet. Bis heute ist das Verständnis der physikalischen Prozesse im fluvialen Sedimenttransport begrenzt und großteils empirisch. Mit diesem Projekt wollen wir einen kleinen Schritt zur Beantwortung dieser Frage beitragen, indem wir fluviale Partikelkollisionen in turbulenten Strömungen untersuchen.

Sedimenttransport wird durch die Interaktion von Steinen mit dem fließenden Wasser und der Interaktion von Steinen untereinander bestimmt. Um diese Interaktionen zu simulieren wurden bisher kugelförmige oder ellipsoide Steine angenommen, die sich jedoch substantiell von Interaktionen von fluvial geformten Steinen unterscheiden. Für die Untersuchung von Kollisionen mit Steinen beliebiger Form sollen deshalb mathematische und numerische Modelle entwickelt werden.

Dazu werden Laborversuche mit fluvial geformten Objekten durchgeführt. Diese sind an bereits bekannte Pendelversuche mit kugelförmigen Partikeln angelehnt. Zusätzlich zur Verfolgung der Partikelbewegung vor, während und nach der Kollision wird das erzeugte Strömungsfeld mit modernen Messmethoden (4D-PTV mit shake-the-box) gemessen. Daraus wird ein mathematisches Kollisionsmodell entwickelt.

Die numerischen Simulationen werden mithilfe des immersed boundary Lösers „VFS-Geophysics“ umgesetzt in Zusammenarbeit mit unseren internationalen Projektpartnern, Ali Khosronejad und Fotis Sotiropoulos der Stony Brook University, New York. Auf Basis dieses Programms soll das neu entwickelte Kollisionsmodell aufgebaut werden.

Als Abschluss wird das numerische Modell anhand eines Sedimenttransportversuchs unter realen Strömungsbedingungen eines Flusses getestet.

PI: Dr. Christine Sindelar
Co-PI: Univ.-Prof. DI Dr. Helmut Habersack,
Co-PI:  Asst. Prof. Ali Khosronejad, Stony Brook University, NY, USA


25.03.2020