Das Projekt "E 1.2: Multi-layer drying models for optimising high value crop drying in small scale food industries" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik, Fachgebiet Agrartechnik in den Tropen und Subtropen durchgeführt. Fruit tree cultivation is a suitable option for erosion control in mountainous regions of Southeast Asia. However, seasonal overproduction and insufficient access to markets can cause economic losses. The possibility of processing fruits locally could contribute considerably to increase and stabilize farm income. Currently, fruit drying methods in these areas are yielding products of inferior quality. Pre-treatments such as sulphurizing are commonly used, but can make the product undesirable for international markets. In addition, high energy requirements increase production costs significantly. Therefore, the objective of subproject E1.2 is to optimize the drying process of small-scale fruit processing industries in terms of dryer capacity, energy consumption and efficiency and end product quality. During SFB-phase II in E1.1, drying fundamentals for the key fruits mango, litchi and longan were established. In laboratory experiments, impacts of drying parameters on quality were investigated and numerical single-layer models for simulation of drying kinetics have been designed. In SFB-phase III this knowledge will be expanded with the aim of optimizing practical drying processes. Therefore, the single-layer models will be extended to multi-layer models for simulating bulk-drying conditions. The Finite Element Method (FEM) will be adapted to calculate heat and mass transfer processes. Thermodynamic behavior of batch and tray dryers will be simulated using Computational Fluid Dynamics (CFD) software. Drying facilities will be optimized by systematic parameter variation. For reduction of energy costs, the potential of solar energy and biomass will be investigated in particular. Further research approaches are resulting from cooperation with other subprojects. A mechanic-enzymatic peeling method will be jointly used with E2.3 for studying the drying behavior of peeled litchi and longan fruits. Furthermore, a fruit maturity sensor based on Acoustic Resonance Spectroscopy (ARS) will be developed in cooperation with E2.3 and B3.2. Finally, an internet platform will be built for exchange of farmer-processor information about harvest time and quantities to increase utilization of the processing facilities.
Das Projekt "Soil-gas transport-processes as key factors for methane oxidation in soils" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Bodenökologie durchgeführt. Methane (CH4) is a major greenhouse gas of which the atmospheric concentration has more than doubled since pre-industrial times. Soils can act as both, source and sink for atmospheric CH4, while upland forest soils generally act as CH4 consumers. Oxidation rates depend on factors influenced by the climate like soil temperature and soil moisture but also on soil properties like soil structure, texture and chemical properties. Many of these parameters directly influence soil aeration. CH4 oxidation in soils seems to be controlled by the supply with atmospheric CH4, and thus soil aeration is a key factor. We aim to investigate the importance of soil-gas transport-processes for CH4 oxidation in forest soils from the variability the intra-site level, down to small-scale (0.1 m), using new approaches of field measurements. Further we will investigate the temporal evolution of soil CH4 consumption and the influence of environmental factors during the season. Based on previous results, we hypothesize that turbulence-driven pressure-pumping modifies the transport of CH4 into the soil, and thus, also CH4 consumption. To improve the understanding of horizontal patterns of CH4 oxidation we want to integrate the vertical dimension on the different scales using an enhanced gradient flux method. To overcome the constraints of the classical gradient method we will apply gas-diffusivity measurements in-situ using tracer gases and Finite-Element-Modeling. Similar to the geophysical technique of Electrical Resistivity Tomography we want to develop a Gas Diffusivity Tomography. This will allow to derive the three-dimensional distribution of soil gas diffusivity and methane oxidation.
Das Projekt "Berechnungen von Rohrleitungen mit Fluid-Struktur-Kopplung mit SAN-RO" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurunternehmen für Spezielle Statik, Dynamik und Konstruktion durchgeführt. The solution capabilities of the computer program SAN-RO (Struktur-ANalyse ROhrleitungen) are evaluated which has been developped to study the coupled fluid-structure response of piping systems. SAN-RO is based on a Lagrangian finite element procedure where the tube is modelled by membrane shell elements and the fluid by continuum elements. Fluid-structure interaction is directly accounted for by coupling the radial motions of fluid and shell via appropriate constraint conditions. The tangential motions of the fluid and shell are assumed to be independent of each other (flow) This procedure also applies to pipe elbows. The solution capabilities of SAN-RO are demonstrated by sample problems.
Das Projekt "EDV-Modellierung von Grundwasserstroemen und Stofftransport in der Umgebung von Grubenbauen im Hinblick auf die Verbringung von Reststoffen als Versatz und Baustoff nach unter Tage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, ein Finite Elemente Modell zur Simulation der Stroemungsverhaeltnisse in einem durchbauten Steinkohlegebirge zu erstellen. Zunaechst werden die physikalischen bzw. mathematischen Grundlagen im Hinblick auf ungesaettigte Stroemung kurz erlaeutert. Fuer das entwickelte Modell wird mit dem Programmsystem SICK 100 gerechnet. Die verschiedenen Rechenergebnisse werden miteinander verglichen und Ueberlegungen ueber weitere Auswirkungen auf den Stofftransport durchgefuehrt.
Das Projekt "Teilprojekt 1, (Modul B)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung - Institut AWI - Forschungsstelle Potsdam durchgeführt. Das Projekt TORUS konzentriert sich auf die folgende technische und wissenschaftliche Schlüsselfrage: Wie werden dekadische Klimaprognosen von einer verbesserten Simulation der nordatlantisch-arktischen Schlüsselregion profitieren? Zur Untersuchung dieser Frage wird ein globales Modell , bestehend aus dem finite-Elemente Ozean-Meereis-Modell FESOM und dem atmosphärischen Modell ECHAM6, implementiert. FESOM mit seinem unstrukturierten Gitter erlaubt eine starke regionale Verfeinerung von Schlüsselregionen. Das Projekt zielt darauf ab, den Einfluss einer verbesserten Darstellung der nordatlantisch-arktischen Schlüsselregion auf die Simulation der dekadischen Variabilität und Vorhersagbarkeit zu untersuchen. Für die Validierung, Verbesserung und Initialisierung des neuen TORUS-Modellsystems sowie des MiKlip-Gesamtsystems (Mittelfristige Klimaprognosen) werden neue ozeanographische Daten aus Feldmessungen in Schlüsselregionen des Arktischen Ozeans geliefert. Innerhalb des Projektes werden Sensitivitätsstudien bezüglich des Einflusses einer anderen Darstellung der Ozeandynamik und bezüglich des Einflusses einer regional verfeinerten Auflösung der Arktis durchgeführt, um ein verbessertes Verständnis von fundamentalen Mechanismen dekadischer Variabilität und Vorhersagbarkeit zu erlangen. Auf diese Weise tragen die Arbeiten mit dem globalen TORUS-Modellsystem zum MiKlip-Gesamtsystem bei. Mit dem TORUS-System werden weiterhin Ensemble-Simulationen für die nächste Dekade durchgeführt, auf deren Grundlage der Einfluss einer verbesserten Darstellung der nordatlantisch-arktischen Schlüsselregion und einer anderen Darstellung der Ozeandynamik auf die dekadischen Prognosen innerhalb des MiKlip-Systems abgeschätzt werden kann. Dementsprechend umfasst das Projekt TORUS verschiedene Arbeitspakete. Das globale, gekoppelte TORUS-Modellsystem, bestehend aus dem Ozean-Meereis-Modell FESOM mit unstrukturiertem Gitter und dem Atmosphärenmodell ECHAM6 wird implementiert und validiert. Nach der Durchführung von Kontrollsimulationen mit einem uniformen Gitter werden Sensitivitätsstudien zum Einfluss einer regional verfeinerten Modellierung auf dekadische Variabilität und Vorhersagbarkeit mit zwei verschiedenen Verfeinerungsstufen über der nordatlantisch-arktischen Region durchgeführt. Neue ozeanographische Datensätze werden erhoben und für die Validierung und Initialisierung des TORUS- und MiKlip-Systems aufbereitet. In der Endphase des Projektes wird TORUS mit Ensemblesimulationen zur Erstellung von dekadischen Klimavorhersagen beitragen. Das TORUS-Projekt wird wichtige Beiträge zu den Forschungszielen im Rahmen des MiKlip-Gesamtsystem liefern: (1) durch die Bereitstellung des globalen TORUS-Modellsystems, welches eine regionale Erhöhung der Auflösung in Schlüsselregionen erlaubt, (2) durch die Bereitstellung eines globalen Modells für dekadische Vorhersagen mit einer anderen Darstellung der Dynamik des Meereis-Ozean-Systems als im MiKlip-System. usw.
Das Projekt "Pilotstudie zum Einfluss der Versickerung auf den Wasserhaushalt einer Stadt - Phase I bis III" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Campus Essen, Fachbereich 10 Bauwesen Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Die möglichen Folgen der entwässerungstechnischen Versickerung von Niederschlagsabflüssen, wie die Veränderung des Wasserhaushaltes, Gebäudeschäden infolge Grundwasseranstieg sowie Verunreinigung von Boden und Grundwasser durch eingetragene Schadstoffe im Regenabfluss sind bislang nicht ausreichend abgeschätzt worden. Daher sollen in einem Pilotgebiet in Recklinghausen unter den ortsspezifischen Randbedingungen die Auswirkungen von Abkopplungsrate, Ausdehnung der bebauten Fläche, Versiegelungsgrad sowie Niederschlagshöhe und -verteilung auf den Grundwasserstand untersucht werden. Darauf aufbauend sollen im Regenabfluss vorkommende Stoffe bezüglich einer möglichen Gefährdung durch Versickerung für die Schutzgüter Boden, Sicker- und Grundwasser beurteilt werden. Aus den Ergebnissen soll ein Konzept zur Abschätzung der maximal verträglichen Versickerung von Niederschlagsabflüssen im Pilotgebiet erarbeitet werden. Die mit der Versickerung in den Untergrund gelangenden Wasser- und Schadstoffmengen werden mit einem Finite-Element-Modell ermittelt. Die dazu erforderlichen Eingangsparameter, wie Infiltrationsleistung und Stoffrückhaltevermögen, werden im Labor und im halbtechnischen Maßstab bestimmt. Für die Abbildung der im Modell verwendeten Regenabflussinhaltsstoffe werden aus der Literatur bekannte Untersuchungen ausgewertet und statistisch aufbereitet.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Der Meeresspiegelanstieg ist eine der dramatischsten Folgen der anthropogenen Erwärmung der Erde von hoher symbolischer und praktischer Bedeutung. Bereits beim Erscheinen des letzten Sachstandsberichts des IPCC existierten Studien, die zeigten, dass die Bandbreite möglicher Zukunftsprojektionen drastisch unterschätzt wurde. Der Grund war das Fehlen robuster Berechnungen des Beitrags der großen Eisschilde. Während Satellitendaten zeigen, dass die Antarktis mittlerweile in gleichem Maße zum Meeresspiegelanstieg beiträgt wie Grönland, ist die Modellierung derzeit noch nicht in der Lage, diese Entwicklung nachzuvollziehen. In diesem Projekt soll die Modellparameterunsicherheit der zukünftigen Beiträge der Antarktis zum Meeresspiegelanstieg berechnet werden. Das AWI liefert hierbei die regionalen Ozeansimulationen (angetrieben mit Resultaten der AR5-AOGCM-Projektionen), insbesondere die Veränderung der Hydrographie in den Schelfeis-Kavernen unter den unterschiedlichen RCP Szenarien bis zum Jahr 2100. In enger Zusammenarbeit mit dem PIK, das während der letzten zwei Jahre eines von weltweit 5 Modellen für den Antarktischen Eisschild entwickelt hat, wird die Meeresströmung um und unter den Eisschelfen der Antarktis modelliert. Zum Einsatz kommt das am AWI entwickelte Finite Element Sea Ice-Ocean Model (FESOM). Die Antwort der Eisschilde/-schelfe auf die veränderten ozeanischen Randbedingungen (PIK) wird als modifizierter Wärme-/Süßwasserfluss in FESOM berücksichtigt.
Das Projekt "Leiser Straßenverkehr 2 (LeiStra2) - TV 1 Modelle - Finite Elemente Reifen/Fahrbahnmodell - Teilmodell Akustik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg. Institut für Modellierung und Berechnung M-16 durchgeführt. Aus den dynamischen Deformationen der Reifenoberfläche, die aus den Berechnungen zur Strukturdynamik des rollenden Reifens im Kontakt mit der Fahrbahn ermittelt wurden, wurde der vom Reifen abgestrahlte Schall berechnet. Neben den Reifenschwingungen gab es weitere Entstehungsmechanismen für das Reifen-/Fahrbahngeräusch, wie zum Beispiel das sogenannte Air-Pumping. Rollt ein profilierter Reifen auf einer geschlossenen Fahrbahnoberfläche ab, so wird die Luft im Profil durch die Deformation in der Kontaktfläche vorne aus dem Profil herausgepresst und hinten in das Profil hinein gesogen. Zudem bildet der Reifen mit der Fahrbahnoberfläche einen Air-Pumping-Effekt und einen Horneffekt. Dies sollte in der Simulationssoftware berücksichtigt werden. Die akustischen Eigenschaften der Fahrbahn, namentlich der Schallschluckgrad, waren ebenso für die Berechnung des abgestrahlten Schalls zu berücksichtigen.
Das Projekt "Verhalten von Schadstoffen in geologischen Systemen (Boden und Grundwasser)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich, Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre ICG-4: Agrosphäre durchgeführt. Ziele: 1. Bestimmung effektiver Transportparameter wie Dispersion und hydraulische Leitfaehigkeit aus kleinskaligeren Modellen. 2. Identifikation charakteristischer Parameter zur Beschreibung von Adsorption und Desorption loeslicher Substanzen am bzw. vom Sediment. 3. Rekonstruktion von Fliesswegen und Transportgroessen aus geophysikalischen Messungen. 4. Analyse der Transportprozesse in Batch- und Saeulenversuchen (im Labor) und im Feldmassstab (Versuchsgelaende mit 72 Grundwassermessstellen). 5. Entwicklung von Softwarepaketen zur Simulation des Verhaltens von Schadstoffen in Grundwasserleitern, die sowohl fuer UNIX Umgebungen als auch fuer die Parallelrechner des Forschungszentrums verfuegbar sind. Auf Grund ihrer komplementaeren Eigenschaften kommen hierbei sowohl 'Finite Elemente (FE)' als auch 'Partide-Tracking' zum Einsatz.
Das Projekt "GHOTKI Grundwasser Projekt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt.
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