Das Projekt "Wie Bodeneigenschaften Prozesse im Boden und an der Schnittstelle zwischen Boden und Atmosphäre beeinflussen - Eine Verknüpfung von Experimenten und Modellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung durchgeführt. Es ist das primäre Ziel dieses Projektes, Prozesse an der Schnittstelle zwischen Boden und Atmosphäre und deren Einfluss auf die ungesättigte Bodenzone zu analysieren, sowie die Theorie derartigen nicht-isothermen, mehrphasen und mehrkomponenten Prozesse zu verbessern. Hierbei liegt der Hauptfokus auf dem Einfluss von Oberflächenrauheiten und Heterogenitäten auf das Austauschverhalten. Das übergeordnete Ziel ist es, neue und validierte physikalische und mathematische Modelle zu entwickeln. Diese Modelle sollen mithilfe von umfassenden experimentellen und numerischen Analysen auf verschiedenen örtlichen und zeitlichen Skalen erstellt werden. Das Projekt hat vier Hauptziele:1. Hochauflösende Laborexperimente sollen auf verschiedenen Skalen (0,25-8m) durchgeführt werden, um neuartige Datenreihen zu erstellen, die aktuell nicht verfügbar sind. Dazu werden Experimente in einem Boden-Atmosphären Windkanal, dem Einzigen seiner Art, durchgeführt in denen die Eigenschaften der freien Strömung, der Bodenoberfläche und des Bodens variiert werden.2. Auf der Intermediate Skala werden Freifeldversuche unter dynamischen Randbedingungen durchgeführt um (i) die theoretischen Beschreibungen unter dem Einfluss von natürliche Heterogenitäten (z.B. Aggregaten) zu testen (ii) den Einfluss von tagesgang-abhängigen Triebkräften (z.B. Windgeschwindigkeit) zu analysieren und (iiI) zu untersuchen wie die Heterogenitäten am besten auf unterschiedlichen Skalen integriert werden können und wie diese die Austauschprozesse beeinflussen.3. Mit Hilfe dieser experimentellen Daten werden detaillierte numerische Simulationen auf der Darcy Skala (wenn notwendig mit der Forchheimer Erweiterung) benutzt, um zu analysieren ob es notwendig ist, die freie Strömung und deren Grenzschichteffekte für Masse, Impuls und Energie in aktuelle Modelle zu integrieren.4. Die Theorie für Massen-, Impuls- und Energieaustauschprozesse zwischen der Atmosphäre und dem Boden soll verbessert werden. Das beinhaltet Verdunstung, Kondensation, Strahlung und Transport von Komponenten, wie flüchtigen Komponenten in der Gasphase (VOC) oder stabilen Wasserisotopen, unter der Berücksichtigung unterschiedlicher Materialgrenzflächen. In einem zweiten Schritt sollen vereinfachte Modelle mit effektiven Parametern, basierend auf der integralen Betrachtung von Strömungs- und Transportprozessen, entwickelt, erweitert und getestet werden. Diese Modelle sollen die Effekte auf den unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Skalen wiedergeben.
Das Projekt "Optimierung von Waermetauschersystemen fuer Abgasreinigungsanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Siegen, Fachbereich 11 Maschinentechnik, Institut für Fluid- und Thermodynamik durchgeführt. Der Waermeuebergang und Druckverlust in Regeneratoren werden experimentell und theoretisch untersucht. Hierbei sind profilierte Bleche (glatt und emailliert) als Speichermaterial eingesetzt. Insbesondere wird der Einfluss von Verschmutzung und von Erosion auf den Waermeuebergang und Druckverlust untersucht. Hierzu werden u.a. Versuche in einem Grosskraftwerk in Suedafrika durchgefuehrt, da dort durch die stark aschehaltige Kohle besonders grosse Erosion auftritt. Diese Werte werden mit Ergebnissen verglichen, die bei Windkanalversuchen ermittelt wurden. Ziel der Untersuchungen ist die Bereitstellung von Berechnungsunterlagen fuer eine Optimierung derartiger Anlage hinsichtlich einer vorzugebenden Zielgroesse.
Das Projekt "Stroemungen von temperaturgeschichteten turbulenten Grenzschichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität der Bundeswehr München, Institut für Strömungsmechanik und Aerodynamik durchgeführt. Mit dem vorhandenen Windkanal koennen temperaturgeschichtete turbulente Grenzschichten erzeugt werden (Grenzschichtdicke ca. 0,7 bis 1 m), die Aehnlichkeit mit bodennahen atmosphaerischen Grenzschichten aufweisen (Simulationsbereich der Gradienten-Richardsonzahl: -0,2 kleiner gleich Ri kleiner gleich +0,2). Die gewuenschten Eigenschaften der Grenzschichten sind durch unterschiedliche Bodenrauhigkeit, Heizen und Kuehlen des Bodens und Aufheizen des ankommenden Luftstroms im erwaehnten Simulationsbereich reproduzierbar einstellbar. Die neu entwickelte Hitzdrahtmesstechnik (X-Draht-Sonde mit zwei Temperaturfuehlern) liefert fuer starke Geschwindigkeits- und Temperaturgradienten einen optimalen halbempirischen Zusammenhang zwischen CTA-Signal und augenblicklicher Geschwindigkeit und Temperatur (im Bereich 1 m/s kleiner gleich U kleiner gleich 10 m/s und 10 Grad Celsius kleiner gleich T kleiner gleich 80 Grad Celsius). Die experimentellen und theoretisch-numerischen Untersuchungen befassen sich mit den Stoerungen der turbulenten Grenzschichten durch abrupte Aenderungen der Randbedingungen und durch um- bzw. ueberstroemte Hindernisse, sowie mit der Ausbreitung inerter Stoffbeimengungen in der gestoerten bzw. ungestoerten Stroemung. Ziele der Untersuchungen sind, die Effekte der Temperaturschichtung und der unterschiedlichen Stoerungen moeglichst getrennt zu erfassen und Datensaetze zu beschaffen, die es ermoeglichen, mathematische Modelle zu testen und zu entwickeln.
Das Projekt "Windkanal-Experimente über das Schmelzen von Eis-Hydrometeoren: Auswirkungen von Kollision und Turbulenz (HydroCOMET)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Physik der Atmosphäre durchgeführt. Heftige Niederschlagsereignisse sind für Schäden in Höhe von Milliarden Euros verantwortlich und verursachen jährlich Hunderte von Verletzten und Todesfällen in Europa und weltweit. Eisgewitter im Winter, Hagel, Eisregen, extreme Regenfälle aus Gewittern im Sommer sowie dadurch verursachtes Hochwasser und Erdrutsche sind die schädlichsten Wetterereignisse auf unserem Kontinent mit schweren ökologischen, ökonomischen und sozialen Folgen. Deshalb ist die kurzfristige Vorhersage von Form, Intensität und Verlagerung solcher konvektiven Wolken- und Niederschlagssysteme von großer Bedeutung. Numerische Wettermodelle und Fernerkundungsgeräte, wie z. B. der Niederschlagsradar, liefern fehlerbehaftete Wetterprognosen, da die Mikrophysik von Mischphasenwolken- und Niederschlagsteilchen nur unvollständig beschrieben sind. Vor allem wird eine korrekte Darstellung des Schmelzprozesses von Schnee, Hagel und Graupel für diese Wettersysteme benötigt. Das Ziel des HydroCOMET Projekts ist es, Parametrisierungen der wichtigsten physikalischen Eigenschaften von schmelzenden Eis-Hydrometeoren bereitzustellen. Diese beschreiben die kontinuierlich variierende Form, die Fallgeschwindigkeit und den Flüssigwasseranteil der Hydrometeore während ihres Schmelzens. Weiterhin werden die Auswirkungen von Turbulenz in der Luftströmung und von Kollisionen zwischen dem schmelzenden Hydrometeor und unterkühlten Wassertropfen untersucht. Die Experimente werden im Mainzer vertikalen Windkanal durchgeführt, der eine einzigartige Plattform zur Untersuchung einzelner Wolken- und Niederschlagsteilchen unter realen atmosphärischen Bedingungen darstellt. Die neuen Parametrisierungen der mikrophysikalischen Eigenschaften von schmelzenden Eis-Hydrometeoren aus den HydroCOMET Experimenten werden in Niederschlagsmodellen und Radaralgorithmen verwendet.
Das Projekt "Belastung innerstaedtischer Strassen durch Verkehrabgase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stadt Köln, Amt für Umweltschutz, Institut für Umweltuntersuchungen durchgeführt. Ermittlung von Kohlenmonoxid-, Stickoxid-, Blei, Benzo(a)-pyren- und Kohlenwasserstoffkonzentrationen in verkehrsreichen Strassen und Unterfuehrungen zur Festlegung von Strassenfuehrungen, Signalanlagen und fuer Planungszwecke.
Das Projekt "Numerische Untersuchung eines neuen Konzepts zur Lastenkontrolle von Windenergieanlagen in atmosphärischer turbulenter Zuströmung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Aerodynamik und Gasdynamik durchgeführt. Um die Energieausbeute zu erhöhen wurden in den vergangenen Jahren Windenergieanlagen mit zunehmend größerem Rotordurchmesser entwickelt. Eine weitere signifikante Vergrößerung der Rotoren erfordert die Entwicklung neuer Konzepte und Technologien, um einen überproportionalen Anstieg von Gewicht und Herstellungskosten zu vermeiden und die Energie-Erzeugungskosten zu senken. Das gemeinsame Ziel des Forschungsschwerpunktes besteht in der Entwicklung und Bewertung innovativer Konzepte zur Lastenkontrolle. Im beantragten Teilvorhaben soll eine hochgenaue CFD-basierte Berechnungskette weiterentwickelt und zur Berechnung der instationären Lasten einer Windenergieanlage mit bzw. ohne aktivierter Lastenkontrolle angewendet werden. Dabei soll eine realitätsnahe atmosphärische Zuströmung mit zeitlich aufgelöster Turbulenz betrachtet werden. Die Komplexität der betrachteten Konfiguration sowie der Zuströmung wird dabei sukzessive erhöht, um spezifische Einflüsse gezielt untersuchen zu können, Vergleiche mit Windkanalversuchen der Univ. Oldenburg und der TU Darmstadt zu ermöglichen und schließlich Daten zur Verbesserung vereinfachter Berechnungsverfahren der TU Berlin und der TU Darmstadt zu liefern. Da sich die Windkanalversuche nur im Modellmaßstab durchführen lassen wird das entwickelte numerische Verfahren zur Bewertung der Wirksamkeit des Lastenkontrollkonzepts für eine generische Anlage im Original-Maßstab unter atmosphärischen Bedingungen genutzt.
Das Projekt "Die Bedeutung von Eisnukleationspartikeln und -moden für die Entstehung der Eisphase und Niederschlag: Modellsimulationen basierend auf Labormesssungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Physik der Atmosphäre durchgeführt. In diesem Projekt sollen mit COSMO-SPECS, einem 3D-Wolkenmodell mit einer spektralen Beschreibung der wolken-mikrophysikalischen Prozesse von Hydrometeoren und Aerosolpartikeln, Modellsimulationen durchgeführt werden. Da dasselbe mikrophysikalische Schema in dem Luftpaketmodell enthalten ist, mit dem in INUIT-1 gearbeitet wurde, werden alle neuen Entwicklungen und Verbesserungen der Mikrophysik aus INUIT-1 direkt in COSMO-SPECS übertragen. Zunächst soll ein künstlicher Testfall simuliert werden, eine Wärmeblase über einem flachen Gelände. Sensitivitätsstudien sollen die Entwicklung der Eisphase und die Bildung von Niederschlag aufzeigen, wobei die Verteilung und die Typen der Eisnukleations-Partikel auf realistische Weise variiert werden. Ein anderer Schwerpunkt der Sensitivitätsstudien soll auf der Wirkung von sog. kleinen Triggern liegen, wie etwa Eisnukleations-Partikel oder Gefriermoden (z.B. biologische Partikel oder Kontaktgefrieren), die keine signifikanten Effekte hinsichtlich der Anzahl der entstehenden Eispartikel zeigen, aber doch die Dynamik der Wolke in einer Weise beeinflussen können, dass sich im Endeffekt die Eisbildung erhöht. Weiterhin ist in Zusammenarbeit mit INUIT RP5 eine Fallstudie geplant, die auf INUIT Feldexperimenten basiert. Hier sollen die Beiträge der verschiedenen eisbildenden Prozesse quantifiziert werden und dadurch die atmosphärische Relevanz der Eisbildungs-Regimes, wie sie in INUIT Labor- und Feldexperimenten untersucht werden, abgeschätzt werden. Gleichzeitig werden neue Parametrisierungen für Partikel, die während INUIT-2 untersucht werden, entwickelt und in das mikrophysikalische Schema eingebunden; vorhandene Parametrisierungen sollen weiter modifiziert und verbessert werden. Dieses Projekt schließt selbst auch Laborexperimente zum Kontakt- und Immersionsgefrieren ein, die am Mainzer vertikalen Windkanal und mit einer akustischen Tropfenfalle durchgeführt werden. Hier liegt der Schwerpunkt auf einer Verbesserung des Kontaktgefrierens. Die Experimente sollen am Mainzer vertikalen Windkanal durchgeführt werden, wobei unterkühlte Tropfen in einem Luftstrom, der die potentiellen Kontakteiskeime mit sich führt, frei ausgeschwebt werden. Auf diese Weise kann die Anzahl der Kollisionen zwischen Tropfen und Partikeln berechnet und die Gefriereffizienz, d.h. die Gefrierwahrscheinlichkeit für eine Tropfen-Partikel Kollision bestimmt werden.
Das Projekt "Teilprojekt B 05: Verhalten von Mikroplastik im System Landoberfläche-Atmosphäre und gegliedertem Gelände" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz durchgeführt. Mikroplastik wird zwischen Land- und Wasseroberflächen und der Atmosphäre ausgetauscht und kann luftgetragen über weite Strecken transportiert werden, bevor die Mikroplastikpartikel wieder aus der Atmosphäre entfernt und abgelagert werden. Obwohl diese Transportprozesse für die Verteilung und die wirksamen Abbaumechanismen von Mikroplastik sehr wichtig sind, gibt es bislang keine systematischen Untersuchungen zum atmosphärischen Transport von Mikroplastik. Der luftgetragene Transport von Mikroplastik wird im vorliegenden Teilprojekt in einem Windkanal als idealisiertem Modellsystem experimentell untersucht und mit einem strömungsauflösenden Transportmodell numerisch simuliert, um die grundlegenden Prozesse verstehen und quantifizieren zu können.
Das Projekt "Native plants and symbiotic fungi in wind erosion control in the Kailash-Manasarovar region (Tibet, China)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft durchgeführt. Our research project aims to combat wind erosion and desertification on the Tibetan Plateau. A new approach is applied - using native plants and associated symbiotic fungi - to improve the natural environment and, concomitant, human health. The field work is carried out by Swiss researchers in Darchen in collaboration with the Tibetan Medical and Astro Institute Mt. Kailash and the Institute of Mountain Hazards and Environment (IMHE, CAS) in Chengdu. Experimental wind tunnel investigations are conducted in Davos (WSL/SLF).
Das Projekt "Teilvorhaben: Umgebungsbedingungen und Simulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät für Maschinenwesen, Lehrstuhl für Windenergie durchgeführt. Das Projekt entwickelt neue Methoden für die Schätzung des Lebensdauerverbrauchs von Windturbinen, der eine äußerst wichtige Information für Betrieb, Wartung sowie die Verlängerung der Lebensdauer darstellt. Zwei Aspekte werden untersucht: Erstens die Schätzung des Lebensdauerverbrauchs für neue Anlagen, wobei das Ziel darin besteht, eine optimale Auswahl von Sensoren zu entwerfen, sowie zweitens für bestehende Turbinen, für die nur begrenzte Standardbetriebsdaten (SCADA) zur Verfügung stehen. Das TUM-Team wird sich an beiden Aspekten des Projekts beteiligen, mit Schwerpunkt auf letzterem. Da die bestehenden Anlagen nicht über eine ausreichende Instrumentierung verfügen, um die Restlebensdauer direkt zu bestimmen, werden die Lastbedingungen für jede Windturbine in einem Park aus historischen SCADA-Daten, meteorologischen Reanalysen und Wartungsaufzeichnungen rekonstruiert. Änderungen in der Umgebung der Windturbinen während ihrer Lebensdauer (z.B. durch den Bau von Windturbinen in ihrer Nachbarschaft) werden ebenfalls berücksichtigt. Die Strömungsbedingungen werden mit Hilfe von Nachlaufmodellen ermittelt, die mit selbstlernenden Optimierungsalgorithmen versehen sind. So wird das Basislinienmodell so korrigiert, dass es so gut wie möglich mit den historischen Messungen übereinstimmt. Aus den rekonstruierten Strömungsbedingungen wird mit Hilfe von aeroservoelastischen Simulationen eine Ermüdungsbeurteilung für die Turbinenkomponenten gewonnen. Der neue Ansatz wird einer durchgehenden Unsicherheitsanalyse unterzogen. Neben der Arbeit mit Felddaten gemeinsam mit den Projektpartnern, wird das TUM-Team auch einen Satz von Experimenten mit seinen skalierten Windturbinen in einem Grenzschichtwindkanal durchführen. Die wiederholbaren und kontrollierbaren Bedingungen des Windkanals werden es ermöglichen, die neuen Verfahren aus den Betriebsdaten zu erlernen und die Genauigkeit der Modelle anhand präziser Messungen der Strömung und der Lasten zu bewerten.
| Origin | Count |
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| Bund | 196 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 196 |
| License | Count |
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| offen | 196 |
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| Keine | 135 |
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| Topic | Count |
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| Boden | 116 |
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| Weitere | 196 |