EU-Projekt: Trapping Phänomene bei Zweiphasenströmungen in porösen Medien und deren Modellierung in Upscaling-Verfahren

Das Verständnis von Zweiphasenströmungen in porösen Medien ist von großer Wichtigkeit für Umweltingenieure, die sich mit derReinigung von kontaminierten Standorten beschäftigen.Heterogeneitäten, die in den meisten natürlichen Böden vorkommen, beeinflussen das Fließverhalten von Mehrphasenströmungenbeträchtlich und erschweren damit korrekte Prognoserechnungen.
Falls der Untergrund heterogen ist, kann die eindringende nichtbenetzende Phase (Dense Non Aqueous Phase Liquid, DNAPL) an derGrenze zwischen zwei Schichten unterschiedlicher Permeabilität zurückgehalten werden. Dieses Phänomen, was vor allem durchKapillarkräfte hervorgerufen wird, wurde in Experimenten beobachtet.
Das Ziel diese Projektes ist es, ein Mehrphasenmodell zu erstellen und zu untersuchen, das in der Lage ist, diese Effekte richtig zureproduzieren. Wenn dies gelingt, soll hiermit ein vereinfachtes Modell untersucht werden. Eine Linse in einem homogenene Medium.
Zuerst werden stationäre Lösungen des Problems untersucht, in dem DNAPL an der Grenzschicht zurückgehalten wird. Insbesondere ist mandem Zustand interessiert, an dem die maximale Menge DNAPL aufgestaut wird.
Als nächstes werden die Untersuchungen auf nicht stationäre Lösungen ausgeweitet. Dies hieraus resultierende Wissen soll dannverwendet werden, um mit Hilfe einer Homogensierung ein Upscaling durchzuführen. Der wichtigste Ziel ist es, eine effektive Gleichungfür Zweiphasenströmungen in porösen Medien mit Linsen zu erhalten, die in der Lage ist, die Effekte auf der Mikroskalawiederzugeben.
In den letzten Jahren haben Experimente gezeigt, dass die stationären Kapillardruck-Sättigungsbeziehungen die Wirklichkeitnur unzureichend wiederspiegeln. Es wurde deshalb vorgeschlagen, einen zeitabhängigen Term in die Gleichung einzubeziehen. In den meistenFällen geschieht dies durch Parameter, die so angepasst werden, dass die Experimente numerisch reproduziert werden können.
Deshalb besteht ein weiteres Ziel dieser Arbeit darin, herauszufinden, unter welchen Bedingungen diese zeitabhängigen Terme auch im Rahmeneines Homogenisierungsverfahrens auftreten und damit das physikalische Verständnis dieser Terme zu verbessern.

Helmig, Rainer

Eichel, Hartmut

LH2

09/2003  - 12/2004

Dieses Forschungsvorhaben wurde im Rahmen eines Marie Curie Stipendiums der Europäischen Gemeinschaft realisiert

Diese Arbeit wird in enger Zusammenarbeit mit C. J. v. Duijn und I. S. Pop aus der Arbeitsgruppe AngewandteMathematik (Toegepaste Analyse) an der TU Eindhoven durchgeführt.