Das Projekt "Processes of Vertical Exchange in Shelf Seas (PROVESS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Institut für Meereskunde (IfM) durchgeführt. PROVESS is a joint European funded project for an interdisciplinary study of the vertical fluxes of properties through the water column and the surface and bottom boundaries based on the integrated application of new measuring techniques, new advances in turbulence theory and new models. IfM Hamburg is responsible for six tasks concerning numerical simulations of mean flow properties, turbulence and suspended matter transport. IfM's tasks in PROVESS are in detail: Physical modelling: Model development and code verification, cooperation with MUMM Management Unit of Mathemetical Models of North Sea and Scheldt Estuary), Brussels, Belgium. For this task, the existing public domain water column model GOTM (General Ocean Turbulence Model) will be extended. Model validation against existing data sets, cooperation with MUMM, Brussels, Belgium. Here some historical data sets will be simulated. These are the FLEX 1976 and the UWB Irish Sea FLY data set, both are scenarios already included into GOTM. Furthermore, the POL 1991 and North Sea data from NERC have to be simulated. Synthesis of PROVESS data with models, cooperation with close to all PROVESS partners. The northern and the southern North Sea experiments carried out during PROVESS will be simulated in detail by the numerical water column model. Modelling sediment damping of turbulence: Model development and code verification, cooperation with LHF (Laboratoire d'Hydraulique de France SA), Grenoble, France. Model validation against existing data sets, cooperation with LHF (Laboratoire d'Hydraulique de France SA), Grenoble, France. Synthesis of PROVESS data with models, cooperation with close to all PROVESS partners.
Das Projekt "Modellbasierte Entwicklung von Windenergieanlagen - MBE-Wind - Wind Turbine Design Codes: Eine Validierung von alaska/Wind mit BLADED, FAST und FLEX5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Mechatronik e.V. durchgeführt. Das Institut für Mechatronik in Chemnitz bearbeitet Themen zur Simulation der Dynamik technischer Systeme und entwickelt dazu das Mehrkörpersimulationswerkzeug alaska. Ein Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Bereitstellung von Softwarelösungen zur Komplettsimulation von Windkraftanlagen. In Zusammenarbeit mit der Nordex Energy GmbH entstand das Modul alaska/Wind. Alaska/Wind beinhaltet Methoden und Werkzeuge zur Bestimmung von aerodynamischen Lasten und Strukturlasten auf Windkraftanlagen mit Hilfe des Mehrkörpersimulationswerkzeuges alaska. Die Mehrzahl der Auslegungs- und Zertifizierungsrechnungen wird gegenwärtig mit Hilfe branchenspezifischer Werkezeuge wie z.B.: BLADED, FAST und FLEX5 durchgeführt. Diese Tools wurden über Jahre mit Hilfe von Vergleichsrechnungen und Messergebnissen validiert, sind von Zertifizierungsstellen zugelassen und gelten als Industriestandards. Der Fokus dieses Validierungsberichtes liegt auf dem Tool-zu-Tool-Vergleich von alaska/Wind mit den genannten Werkzeugen. Grundlage des Tool-zu-Tool-Vergleiches bildete ein einheitliches Maschinenmodell einer modifizierten Anlage der Firma Nordex vom Typ N90. Die Studie zeigt eine sehr gute Übereinstimmung in den aerodynamischen Lasten mit kleineren Abweichungen bei einzelnen aerodynamischen Effekten wie z.B. dem dynamischen Strömungsabriss oder der Schräganströmung. Hier ist die Ursache hauptsächlich in der Theorie bzw. Umsetzung der den aerodynamischen Effekt abbildenden Modelle zu sehen. Erwartete Differenzen gab es in den strukturdynamischen Eigenschaften des Anlagenmodells. Hier traten Unterschiede bei der Berücksichtigung von Strukturkräften in Folge von Vereinfachungen in den fest implementierten Modellgleichungen wie sie in BLADED, FAST und FLEX5 verwendet werden und dem fei modellierbaren Mehrkörpermodell in alaska auf. Waren die Unterschiede bei einem starren Anlagenmodell im stationären Betrieb noch recht gering, so gab es bei der Verwendung von elastischen Strukturen doch teilweise erhebliche Abweichungen. Deren Ursache lag überwiegend an der Abbildung der modalen Blattmodelle. Während in Alaska alle 6 Blattfreiheitsgrade durch die modale Blattbeschreibung berücksichtigt werden, können in BLADED, FAST und FLEX5 nur Biegefreiheitsgrade berücksichtigt werden. Zum Abschluss des Validierungsberichtes bestand die Möglichkeit die neue Multibody Dynamics V4 Version von BLADED zu nutzen. Dabei zeigten sich sehr gute Übereinstimmungen im strukturdynamischen Verhalten der MKS-Blattmodelle von alaska und BLADED V4. Die Validierung zeigt die Eignung des Mehrkörpersimulationswerkzeuges alaska und der Bibliothek alaska/Wind für die Lastberechnung von Windkraftanlagen mit horizontalem Antriebsstrang. Die mit alaska/Wind ermittelten Lasten können für aktuelle Zertifizierungsrechnungen verwendet werden. Gerade bei der Entwicklung neuer Konzepte z.B. zur aktiven Schwingungsdämpfung ist die Verwendung von frei modellierbaren Mehrkörpermodellen zu empfehlen.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität der Bundeswehr München, Institut für Mess- und Automatisierungstechnik, Lehrstuhl für Sensorik und Mess-Systeme (SMS) durchgeführt. Der wachsende Einsatz von synthetischen Materialien generiert ein weltweites Müll-Problem, trägt wesentlich zur Verknappung der fossilen Ausgangsmaterialien und zu hohem CO2-Ausstoß bei. Insbesondere die heute überwiegend eingesetzten Thermoplastverbunde legen eine Wiederverwendung nach Ablauf ihres Produktlebens durch Aufschmelzen und Neuformen nahe. Je sortenreiner das Polymermaterial dem Wiederverwertungsprozess zugeführt werden kann, desto hochwertiger und zahlreicher sind die Anwendungen des Recycling-Materials. Ziel der Entwicklungen ist ein automatisiertes Verfahren zur sortenreinen und zuverlässigen Identifizierung von unterschiedlichen Polymer-Verbundmaterialien auf der Basis der Fluoreszenzkodierung. Mit bis zu 15 Fluoreszenzfarbstoffen sollen etwa 5.000 verschiedene Kunststoffe eindeutig markiert bzw. kodiert und eine möglichst zuverlässige Materialklassifikation mit einer Fehlerrate kleiner als 1 Prozent erreicht werden. Die UniBw entwickelt ein opto-elektrisches Messverfahren und Mess-System zur Detektion und Klassifikation von Fluoreszenzfarbstoffen (z.B. Nanofarbstoffe, Bichromophore oder anderen optischen High-tech-Markern) in Kunststoffen im Wellenlängenbereich von etwa 400 nm bis 1.000 nm. Des Weiteren werden digitale Bildverarbeitungsmethoden zur Steuerung des Kunststoffsortiervorgangs entwickelt und implementiert. Die Verwertung der Entwicklungsergebnisse zielt insbesondere auf Industrieprojekte, bei denen es auf die Erhöhung der Zuverlässigkeit bei in der Praxis genügend hohen Messraten ankommt. Es sollen Impulse für die Grundlagenforschung gegeben, sowie die forschungsbasierte universitäre Lehre durch konkrete, ingenieurwissenschaftliche Industrieapplikationen unterstützt werden.
Das Projekt "Vorhaben: Benchmarking und Code-Vergleiche (CO2BENCH) - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Umweltinformatik durchgeführt. Ziel dieses Forschungsantrags ist die Auswahl, Beurteilung und systematische Weiterentwicklung von Benchmarks zur Simulation von komplexen Prozessen, die bei der geologischen Speicherung von CO2 zu beobachten sind. Dies ist für das Verständnis von gekoppelten hydromechanischen und chemischen Prozessen wichtig sowie für die Validierung der entwickelten Modellen und Softwareprodukte (Code-Vergleich). Der Aufbau einer systematischen Benchmark-Sammlung für den Bereich der geologischen CO2-Speicherung umfasst Beispiele unterschiedlicher Komplexität. Benchmarks für hydrologische, thermische, geomechanische und geochemische Einzelprozesse sind aus der Literatur bekannt bzw. werden auf der Basis von Laborexperimenten definiert. Gleiches gilt für die Untersuchung von Materialeigenschaften. Für die Validierung komplexer Modelle ist die Definition anwendungsorientierter Benchmarks unter Berücksichtigung unterschiedlicher, synthetischer oder realer Standortbedingungen geplant. Die Ergebnisse des Teilprojekts sollen in halbjährlichen Workshops diskutiert und in einer Benchmark-Sammlung dokumentiert werden. Die geplanten Ergebnisse können nur durch enge Kooperation mit allen Teilprojekten innerhalb des Projektverbundes PROTECT sowie mit anderen relevanten GEOTECHNOLOGIEN-Verbünden erzielt werden. Benchmarks werden auf der Basis von Daten anderer Projekte definiert und geben ihrerseits beispielsweise Hinweise zum Experimentdesign für Kooperationspartner.
Das Projekt "Modellierung von Nachwärmeabfuhr in binären Schmelzen unter Schwerunfallbedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Fusionstechnologie und Reaktortechnik (IFRT), Bereich Innovative Reaktorsysteme durchgeführt. 1. Vorhabenziel Ziel des Vorhabens ist die Modellierung und Simulation der Strömung und des Wärmetransports eines Kernschmelzbades im unteren Plenum mit Hilfe des Phasenfeldmodells. Die Kopplung von Phasenfeldmodellen mit subgrid-scale (SGS)-Turbulenzmodellen wird in die OpenSource CFD-Software OpenFOAM implementiert und verifiziert. Die Systematische Simulation (transient, dreidimensional) der Nachwärmeabfuhr in binären Schmelzen bildet eine Datenbasis für die Entwicklung entspr. Modelle für das ATHLET-CD Programm. 2. Arbeitsplanung Das Projekt besteht aus vier Aufgaben. (1) Durchführung gründlicher Literaturrecherche, um das physikalische Verständnis zu vertiefen. Entwicklung eines Phasenfeldmodells zur Modellierung von Phasenumwandlungen inbinären Schmelzen auf thermohydraulisch konsistente Weise. (2) Untersuchung des Zusammenhangs von Phasenfeldmodell zu klassischen Gesetzen im Sharp-Interface-Grenzfall, wie z.B. Volume-of-Fluid (VoF)-Methode und bezüglich Konsistenz, und die Instabilität der Phasengrenzen. (3) Kopplung des Phasenfeldmodells mit einem LES-Simulationsansatz. Implementierung des gesamten Gleichungssystems in das Opensource-Rechenprogramm OpenFOAM. Validierung des Rechenansatzes anhand der Testdaten aus der Literatur. Durchführung der dreidimensionalen Simulation der Nachwärmeabfuhr in binären Schmelzen unter Schwerunfallbedingungen. (4) Produktion einer Datenbasis für die Weiterentwicklung von Sicherheitsanalyse-Codes, wie ATHLET-CD. Schriftliche Dokumentation der Arbeit.
Das Projekt "EffizienzCluster LogistikRuhr - SSE: Sustainable Sourcing Excellence" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Intertek Holding Deutschland GmbH durchgeführt. 1.Vorhabenziel Kernziel des Vorhabens ist die Erarbeitung von Methoden und Werkzeugen zur Unterstützung von nachhaltigen Einkaufs- und Beschaffungsprozessen. Dies umfasst: - Entwicklung von Verfahren zur ganzheitlichen Messung von Umweltwirkungen in Einkauf und Beschaffungslogistik sowie Weiterentwicklung der bei Intertek bereits vorhandenen Instrumente. - Entwicklung eines Global Sourcing Governance Codes - GSGC (Handlungsleitfaden für ökoeffizientes Handeln im Einkauf/Beschaffung) einschl. Auditierungsrichtlinien,. - Entwicklung eines Web-Services zur Ermittlung des CO2-Footprints von Gütern und Dienstleistungen zur Einbindung in bestehende Sourcing-Plattformen (Weiterentwicklung der bei Intertek bereits vorhandenen Instrumente) - Entwicklung eines IT-unterstützten Systems zum Management von Nachhaltigkeitsrisiken; Wissenschaftlich fundierte Weiterentwicklung der Risikomanagementkonzepte von Intertek. 2.Arbeitsplanung Benchmarking mit den bei Intertek vorhandenen Konzepten. Durchführung von Experteninterviews und Workshops zur Weiterentwicklung der Instrumente bis hin zur Finalisierung. Unterstützung bei der Integration existierender Standards. Kritische Begleitung des in Entwicklung befindlichen GSGC-Auditierungsstandards und Einsatz des GSGC samt Auditierungsstandards bei Praxispartnern von Intertek. Konstruktiv-kritisches Feedback bei der Entwicklung des Webservices und Unterstützung der fragebogen-basierten empirischen Untersuchung zu CO2-Vermeidungsstrategien. Prüfung des aktuell entwickelten Konzeptes auf Umsetzbarkeit und Vollständigkeit sowie dessen Validierung anhand von Daten zu Länderrisiken. Unterstützung bei der Weiterentwicklung des Konzeptes.
Das Projekt "Numerische Simulation von hydraulisch induziertem Sedimenttransport in Erdbauwerken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. 1.1 Ingenieurwissenschaftliche Fragestellung und Stand des Wissens: Die Durchsickerung von Erdbauwerken aufgrund hydraulischer Potentialunterschiede beeinflusst deren innere und äußere Stabilität. Mögliche Versagensmechanismen resultieren u.a. aus Partikeltransport im Erdbauwerk, der zu einer Veränderung der Porenstruktur und somit zu einer Veränderung der hydraulischen und mechanischen Bodeneigenschaften führen kann. Die Nicht-Linearität und starke Kopplung der hydraulischen Transport- und damit induzierten Strukturänderungsprozesse erschweren eine numerische Berechnung und Prognose der inneren Standsicherheit von Erdbauwerken. Bisherige numerische Modelle beschreiben i.d.R. nur Teilprozesse oder spezielle, kontrollierte Laborversuche. Erprobte kommerzielle Programme mit gekoppelten hydro-mechanischen Berechnungen basieren meist auf der Finite Elemente Methode und sind damit in ihrer Anwendung auf Fragestellungen, die Porenstruktur und Einzelkorngefüge betreffen, eingeschränkt (z.B. Plaxis, Code Bright). Zur Erweiterung bestehender kontinuumsmechanischer mathematischer Beschreibungen nach der Theorie Poröser Medien (TPM) (z.B. de Boer, 2000) wurden u.a. am Lehrstuhl Kontinuumsmechanik der Ruhr- Universität Bochum Ansätze entwickelt, in denen die poröse Struktur eines Bodenkörpers als Mehrphasenkontinuum dargestellt wird. Entsprechend der Problematik der Beschreibung von Erosionsprozessen umfasst das Modell eine erodierbare Phase, eine feste Phase, sowie eine Fluid-Phase und eine Suspensions- Phase (z.B. Steeb und Scheuermann, 2011). Die Mikrostruktur des Bodens wird hierbei durch eine volumetrische Quantifizierung der einzelnen Phasen auf die makrostrukturelle Betrachtung übertragen. In weiteren Arbeiten gilt es, diese Ansätze zu verifizieren und zu erweitern. 1.2 Bedeutung für die WSV: Eine zuverlässige numerische Darstellung gekoppelter hydraulischer und geomechanischer Prozesse in Erddämmen ergänzt bestehende Stabilitätsberechnungen und Filterbemessungsmethoden. Die Berücksichtigung der Mikrostruktur und kontinuumsmechanische makrostrukturelle Berechnungsansätze ermöglicht die Simulation einsetzender Erosionsprozesse mit bestehenden Finite Elemente Programmen unter Einsatz relativ niedriger Rechnerleistung. 2 Untersuchungsmethoden: Es werden sowohl anhand von Literaturstudien, als auch durch praktische Tests verschiedene numerische Methoden auf ihre Eignung zur Darstellung gekoppelter hydo-mechanischer Prozesse in porösen Medien geprüft. In Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl Kontinuumsmechanik der Ruhr-Universität Bochum werden bestehende mathematische Beschreibungen zur Simulation interner Erosion in Erdbauwerken anhand der TPM diskutiert, getestet und entsprechend der Fragestellung erweitert. Die Grundlagen der Methode liegen in der Erstellung eines thermodynamisch konsistenten Gleichungssystems unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Phasen eines Boden-Wasser-Gemischs. usw.
Das Projekt "Implementierung eines auf der Mischungstheorie basierenden Dreiphasenmodells für den teilgesättigten Boden in einem FE-Code" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Geotechnik und Baubetrieb B-5 durchgeführt.
Das Projekt "Rechenmethodenentwicklung zur Sicherheitsbewertung schneller Systeme und V/HTR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Die Zielsetzung dieses Vorhabens ist die Weiterentwicklung der Rechenmethodik der GRS zur Sicherheitsbewertung fortgeschrittener flüssigmetallgekühlter kritischer und unterkritischer Systeme mit externen Neutronenquellen sowie gasgekühlter Hochtemperaturreaktoren (V/HTR) vom Kugelhaufen- und prismatischen bzw. Block-Typ. Das Arbeitsprogramm ist in folgende Arbeitspakete gegliedert: 1) Neutronenkinetik quellgetriebener unterkritischer Systeme mit komplexen Geometrien mit Implementierung von 3D-Neutronenkinetik, Auswertung existierender Rechenprogramme, Auswertung von Ansätzen zur Modellierung von Spallationsquellen und Verifikation 2) Reaktorphysik flüssigmetallgekühlter Systeme mit Kopplung Reaktorphysik mit Thermohydraulik, Modellierung thermostruktureller Rückwirkungen, Erstellung von Weniggruppen-Wirkungsquerschnitten und Kernmodellen sowie Berechnung ausgewählter stationärer und transienter Probleme; 3) Reaktorphysik gasgekühlter Hochtemperaturreaktoren mit der Kopplung von TORT TD/ATTICA3D mit ATHLET zur Primärkreislaufsimulation von Kugelhaufen-V/HTR, Erstellung konsistenter Weniggruppen-Wirkungsquerschnitte für den prismatischen V/HTR und 3D-Kernberechnungen für prismatische V/HTR; 4) Thermohydraulik flüssigmetallgekühlter Systeme mit den Zielen der weiteren Ertüchtigung des Codes ATHLET, Anwendung des CFD-Codes OpenFOAM für einzelne Komponenten und spezieller Phänomene, Bereitstellung einer gekoppelten Version ATHLET/OpenFOAM für Sicherheitsanalysen und Erstellung von ATHLET-Modellen ausgewählter flüssigmetallgekühlter Systeme; 5) Thermohydraulik gasgekühlter Hochtemperaturreaktoren mit den Zielen der Implementierung geeigneter Modelle zur Simulation des Reaktorkerns von V/HTR und Entwicklung eines ATHLET-Kreislaufmodells; 6) Weiterverfolgung des superkritischen LWR und anderer Generation-IV-Konzepte sowie Small Modular Reactors. 7) Beteiligung und a. an Euratom-Projekten (MAXSIMA, ESNII).
Das Projekt "Basis for the design of timber structures" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion, Gruppe Risiko und Sicherheit durchgeführt. The aim of this research project is to establish the basis for deriving a consistent set of probabilistic models for strength and stiffness related timber material properties and to calibrate corresponding partial safety factors such that the level of structural reliability for timber structures is equivalent to the safety of concrete and steel structures. This seen in the light of the ongoing revision of the national Swiss codes for the design of structures. CONCLUSIONS/PERSPECTIVES: The statistical characteristics of strength related short term timber material properties are assessed and treated in consistency with the implemented quality control and selection for grading procedures. The suggested probabilistic modelling seems to provide the required framework for establishing a basis for codification of design and assessment by means of quantifying the efficiency of the different quality control and selection for grading procedures. It is envisaged that different quality control and selection for grading procedures may be described by means of their regression characteristics and probability of acceptance curves corresponding to different grading criteria. It also has been demonstrated how an optimal (in terms of monetary benefit) set of timber grades can be identified through the solution of an optimization problem. An approach for the probabilistic modeling of the effect of load duration is presented. The method is exemplified for calibrating the design code short term strength modification factor kmod for different characteristics of the applied loading process. The considered damage model takes basis in fracture mechanical considerations and is able to take both creep and fatigue effects into account. The damage model is calibrated against duration of load tests. Furthermore, the damage model has been investigated and compared with a simpler model not including the effect of fatigue. A proposal for a proper representation of the duration of load effect in the probabilistic model code of the Joint Committee on Structural Safety will be subject of further investigations.
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