Das Projekt "Wolken- und Niederschlagsprozesse im Klimasystem - HD(CP)2: Projekt M5 - Mikrophysik von Hagel und Zirren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Das Ziel dieses Antrages, HD(CP)2-M5, ist die Entwicklung einer neuen detaillierteren Parametrisierung wolkenmikrophysikalischer Prozesse, die insbesondere für Grobstruktursimulationen hochreichender Konvektion adäquat ist. Die hierzu notwendigen Verbesserungen existierender Parametrisierungsschemata beinhalten eine genauere Beschreibung von Hagelprozessen und der Wolkenmikrophysik von Zirren. Außerdem werden die numerischen Verfahren sowie die technische Implementierung für die Anwendung in HD(CP)2 optimiert. Zunächst werden in einem Partikelmodell die theoretischen und empirischen Beziehungen für das Wachstum und Schmelzen von Hagelkörnern entsprechend dem Stand der Wissenschaft implementiert. Auf der Basis dieses Partikelmodells wird eine 2-Momenten-Parametrisierung dieser Prozesse für die Anwendung in einem Grobstrukturmodell entwickelt und in das Seifert-Beheng Schema implementiert. Diese Arbeiten erfolgen zunächst im UCLA-LES Modell und werden in semi-idealisierten Grobstruktursimulationen getestet und evaluiert. Des Weiteren werden die wolkenmikrophysikalischen Prozesse in Zirren untersucht und erweitert. Die im Seifert-Beheng Schema verwendeten numerischen Verfahren werden an die Anforderungen in HD(CP)2 angepasst und optimiert. Diese Arbeiten erfolgen in Kooperation mit HD(CP)2-M6.In einem nächsten Schritt wird das verbesserte Wolkenmikrophysikschema in das HD(CP)2-Modell übertragen und Simulationen mit diesem Modell durchgeführt und evaluiert.
Das Projekt "Prozess-Simulation zur Konzeption von Stütz- und Dichtelementen für Schachtverschlüsse (ProSiD)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBE TECHNOLOGY GmbH durchgeführt. Eine wesentliche Komponente in Verschlusskonzepten für Schächte ist eine Schottersäule, die durch ihre Setzungsstabilität als Stützelement für aufliegende Dichtelemente dient. Eine Alternative dazu wäre eine Füllsäule aus Salzgrus. Der Vorteil bei der Verwendung von arteigenem Material ist die Tatsache, dass man nicht nur eine Stützsäule hätte, sondern dass man zusätzlich auch von einer langfristigen Dichtwirkung dieser Säule Kredit nehmen kann. Durch die Konvergenz des Gebirges wird das Salzgrus weiter verdichtet und in seiner Durchlässigkeit reduziert. Um das zu erreichen bedarf es einer bestmöglichen Verdichtbarkeit des arteigenen Materials sowie geeigneter Verdichtungsverfahren. Im Rahmen dieses Vorhabens soll anhand von Modellberechnungen zum einen untersucht werden, bei welcher Korngrößenverteilung eine bestmögliche Verdichtbarkeit erreicht werden kann und zum anderen, welche verfahrenstechnischen Maßnahmen im Rahmen von in-situ Verdichtungsprozessen eine bestmögliche Verdichtung erwarten lassen. Zu diesem Zweck wird mittels des PFC-Codes ein Partikelmodell entwickelt, mit dessen Hilfe unterschiedliche Korngrößen- bzw. Partikelverteilungen generiert und ein Verdichtungsprozess simuliert werden kann. Dieser Code bietet nicht nur die Möglichkeit Partikel unterschiedlicher Größe zu erzeugen, sondern auch Partikel-Cluster zu bilden, bei denen eine beliebige Anzahl von Partikeln zu einem Cluster zusammengebunden werden können. Damit besteht die Möglichkeit auch unterschiedliche Partikelformen zu erzeugen. Es wird untersucht, welche Korngrößenverteilung die bestmögliche Verdichtbarkeit gewährleistet und welchen Einfluss unterschiedliche Verdichtungsverfahren auf das Verdichtungsergebnis haben. Abschließend wird die langfristige Kompaktion des Materials unter in-situ Spannungsbedingungen simuliert und die Entwicklung relevanter Materialparameter wie z. B. die Porosität charakterisiert. Die Berechnungsergebnisse werden mit Ergebnissen aus Laborversuchen verglichen.
Das Projekt "Grundsatzuntersuchungen zur Drift von Pfählen unter zyklischer Horizontallast bei zeitlich veränderlicher Lastrichtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Geotechnik und Baubetrieb B-5 durchgeführt. Pfähle zeigen bei zyklischer Horizontalbelastung bekanntermaßen eine Verformungsakkumulation mit zunehmender Zyklenzahl. Eigene Voruntersuchungen zeigen, dass Pfähle bei Einwirkung einer zyklischen Horizontallast bei zeitlich veränderlicher Lastrichtung aus der Hauptlastrichtung driften und dabei deutlich vergrößerte Verformungsraten aufweisen. Dieses Phänomen wird als Pfahldrift bezeichnet. Veränderliche Lastrichtungen liegen etwa bei Wind- und Wellenlasten vor, die z.B. auf Monopilegründungen im Offshore-Bereich einwirken. Im Rahmen des Forschungsprojekts soll das Phänomen der Drift von Pfählen unter zyklischer Horizontallast grundlegend untersucht werden. Dazu gehört die Variation der maßgeblichen Einflussgrößen in 1g- und ng-Modellversuchen sowie die Simulation der Pfahldrift mit Kontinuumsmodellen (FEM) bzw. Partikelmodellen (DEM). Ziel des Projektes ist die Beschreibung und Modellierung des Phänomens der Pfahldrift sowie der Entwicklung technischer Maßnahmen zur Reduzierung der Pfahldrift.