Multi Skalen Modellierung von Abtragprozessen bei Biofilmen mit einem poroviskoelastischen Modell

Description: Das Projekt "Multi Skalen Modellierung von Abtragprozessen bei Biofilmen mit einem poroviskoelastischen Modell" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz Universität Hannover, Institut für Strömungsmechanik und Umweltphysik im Bauwesen.Das Biofilmwachstum in Biofilmreaktoren wird hauptsächlich durch den Abtragprozess reguliert. Den Abtragprozess zu kontrollieren ist daher ein wichtiges Anliegen für den stabilen Betrieb eines Bioreaktors. Zur Kontrolle des Reaktors und um die größte Effizienz zu erreichen sind mathematische (bzw. numerische) Modelle, die den Abtragsprozess darstellen, hilfreich. Solche Modelle können möglicherweise sogar für den Entwurf von Biofilmreaktoren nützlich zu sein. In diesem Projekt soll ein multidimensionales, poroviskoleastisches Biofilm Modell entwickelt werden, das den Abtragsprozess abbildet. Dabei soll auch der Abtrag durch das Auslösen von größeren Stücken ('sloughing'), das durch die Schubspannungen an der Biofilm Grenzfläche und durch das Spannungsfeld im Biofilm entsteht, erfasst werden. Das Modell für den Abtrag soll basierend auf den Schubspannungen an der Grenzfläche und dem Spannungsfeld im Biofilm formuliert werden. Das Modell wird mit experimentellen Beobachtungen kalibriert und validiert. Biofilm Modelle, die für Reaktoren verwendet werden, sind in der Regel eindimensional (1D). Aus diesem Grund soll in diesem Projekt mittels Modellrechnungen mit dem validierten multi-dimensionalen Abtragmodell ein vereinfachtes ('upscaled') 1D Modell entwickelt werden.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Hannover ? Kalibrierung ? Biofilmreaktor ? Biofilm ? Bioreaktor ? Hydrogeologie ? Hydrochemie ? Limnologie ? Mathematisches Modell ? Reaktor ? Siedlungswasserwirtschaft ? Strömungsmechanik ? Modellierung ? Grenzschicht ? Hydrologie ? Modellrechnung ? Integrierte Wasser-Ressourcen Bewirtschaftung ?

Region: Niedersachsen

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Bereitsteller*in)
• Leibniz Universität Hannover, Institut für Strömungsmechanik und Umweltphysik im Bauwesen (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2019-01-01 - 2025-06-24

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Multi-scale modeling of biofilm detachment in fluid with a poroviscoelastic model
  Description: The detachment of biofilms is probably the only process in biofilm reactors which balances the growth of biomass. Therefore, controlling the detachment process plays an important role in the stability of the bio-reactors. Modeling biofilm detachments mathematically (or numerically) helps to control the reactors to approach the maximum efficiency, and even has the potential for aiding the design of biofilm reactors. In this project, a multi-dimensional poroviscoelastic biofilm model which captures detachment, also due to the sloughing of biofilms induced by the flow shear, will be developed. The detachment will be described based on the shear stress acting on the biofilm surface and the stress field in the biofilm. The model will be calibrated and validated with experiments. One-dimensional (1D) models are usually applied for biofilm modeling in reactors. For this reason, an up-scaled 1D model is planned to be developed based on the validated multi-dimensional detachment model. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1083681

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/426819984 (Webseite)

Status

Aktiv

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