Direkte numerische Simulation und Modellierung transienter Mischkonvektion in porösen Medien

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Yan Jin, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 552151258

Konvektion in porösen Medien ist ein häufig beobachtetes Phänomen im alltäglichen Leben und außerdem ein wichtiger Vorgang im industriellen Bereich. Es hat in den letzten Jahren zunehmendes Interesse gefunden, aufgrund seiner bedeutenden Anwendungen in einigen aufstrebenden Industrien, wie z.B. der langzeitlichen Speicherung von CO2 in einem tiefen salinischen Aquifer und der thermischen Energiespeicherung. Eine gemischte Konvektion in porösen Medien ist jedoch sehr kompliziert, während sie sowohl von Turbulenzen im Porenbereich (aufgrund erzwungener Konvektion) als auch von makroskopischen Instabilitäten (aufgrund natürlicher Konvektion) beeinflusst werden kann. Signifikante Vereinfachungen und Annahmen die bei makroskopischen Modellen gemacht wurden, verursachen erhebliche Modellfehler. In dem Projektvorschlag wird die gemischte Konvektion in porösen Medien mit Hilfe der Methoden der porenskalenaufgelöstedirekten numerischen Simulation untersucht. Durch unsere Forschungsarbeit werden wir versuchen herauszufinden, wie eine erzwungene Konvektion auf einer Längenskala in eine natürliche Konvektion auf zwei Längenskalen übergeht. Ein genaueres makroskopisches Modell zum Berechnen der turbulenten Konvektion in porösen Medien wird hierbei erarbeitet. Das entwickelte Modell wird validiert mittels unserer DNS Ergebnisse. Es wird ein "machine-learning" Methode zur Multiskalenmodellierung der Konvektion in porösen Medien vorgeschlagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen