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Naturkatastrophen besser verstehen: RUB-Forscher simulieren Fließprozesse von Kies-Wasser-Gemischen

04.06.2014

Schätzungen zufolge sterben jährlich mehr als 600 Menschen weltweit durch Erdrutsche, Schuttströme und Schlammlawinen. Die zugrunde liegenden physikalischen Prozesse sind komplex und messtechnisch kaum zu erfassen.

Timo Reisner vom Lehrstuhl für Kontinuumsmechanik untersucht das Fließverhalten von Mischungen aus Wasser und Körnern mit mathematischen Modellen. Über seine Arbeit berichtet er in „RUBIN“, dem Wissenschaftsmagazin der Ruhr-Universität.

Simulation und Experiment kombiniert

Das Team vom Lehrstuhl Kontinuumsmechanik arbeitet eng mit Geotechnikern der TU Darmstadt zusammen, die Fließprozesse experimentell untersuchen. Sie messen zum Beispiel, wie ein Kies-Wasser-Gemisch aus einem drei Meter hohen Behälter fließt. Diesen Strömungsprozess bildet Timo Reisner so genau wie möglich mathematisch nach.

Per Computer simuliert er, wie schnell Flüssigkeit und Granulat aus dem Behälter fließen, welche Anteile sie an dem Gemisch haben und welche Drücke an unterschiedlichen Stellen im Behälter herrschen. Dazu muss er zunächst komplizierte Gleichungen aufstellen, die das Verhalten der Körner und des Wassers beschreiben. Die Ergebnisse des Experiments vergleicht er mit den Ergebnissen seiner Simulation, und passt bei Abweichungen die Gleichungen seines Modells an. Solange, bis sie der Realität möglichst nahe kommen.

Berechnungen erfordern neue Software

Die Gleichungen in Timo Reisners Modell sind so kompliziert, dass sie ein leistungsfähiges Rechenverfahren erfordern, mit dem sich Lösungen näherungsweise am PC bestimmen lassen. Eine Software, in die sich das Bochumer Gleichungssystem implementieren lässt, gibt es bislang nicht. Die Ingenieure entwickeln daher ein eigenes Programm. Einfachere Prozesse, zum Beispiel die Sedimentation, lassen sich damit bereits zuverlässig simulieren.

Vollständiger „RUBIN“-Beitrag – Doktoranden als Wissenschaftsjournalisten auf Zeit

Doktorandinnen und Doktoranden der RUB haben das „RUBIN“-Redaktionsteam bei der aktuellen deutschen und englischen Ausgabe unterstützt. Timo Reisner ist einer der drei Wissenschaftsjournalisten auf Zeit, der in der Graduiertenschule der Ruhr-Universität Bochum (RUB Research School) promoviert und sein Forschungsthema auf allgemein verständliche Weise im Wissenschaftsmagazin der RUB präsentiert. Der vollständige Beitrag findet sich online: http://rubin.rub.de/de/wenn-der-boden-ins-fliessen-geraet.

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http://rubin.rub.de/de/gesundheit-ohne-grenzen

Elektromobilität: datenschutzfreundliche Lösungen zum Laden von E-Autos
http://rubin.rub.de/de/ich-weiss-wo-du-letzten-sommer-geladen-hast

Weitere Informationen

Timo Reisner, Lehrstuhl für Kontinuumsmechanik, Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-25994, E-Mail: timo.reisner@rub.de

Angeklickt

RUB Research School
http://www.research-school.rub.de

Dr. Julia Weiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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