Preisträger

2014 Klaus Mosthaf

Preisträger des AQUA-Studienpreises 2014 ist Herr Klaus Mosthaf

Vergabe des AQUA Studienpreises 2014 an Klaus Mosthaf für seine hervorragende Forschungsarbeit und ausgezeichnete Dissertation mit dem Titel

Modeling and Analysis of Coupled Porous-Medium and Free Flow with Application to Evaporation Processes

 

Austauschprozesse zwischen porösen Medien und einer freien Strömung treten in einer Vielzahl von natürlichen und technischen Systemen auf. Dabei weisen die Strömungs- und Transportprozesse in den beiden Bereichen starke Wechselwirkungen auf, werden aber oftmals getrennt betrachtet. Das Verständnis und die Modellierbarkeit der Interaktionen dieser beiden Gebiete sind für verschiedene technische, medizinische und ökologische Anwendungen jedoch von großer Bedeutung. Die Verdunstung aus natürlichen Böden ist ein wichtiges Beispiel dafür und wurde in dieser Arbeit näher untersucht.

Dafür wurde ein detailliertes Modell auf der gemittelten Skala repräsentativer Elementarvolumen (REV) entwickelt, welches die Beschreibung des gekoppelten Gesamtsystems bestehend aus porösem Medium mit zwei Fluiden (Wasser und Luft) in Kombination mit einer einphasigen freien Strömung (Luft) unter nicht-isothermen Bedingungen ermöglicht. Das Modell wurde in den Strömungssimulator DuMux implementiert und für eine umfangreiche Analyse der Einflussgrößen auf Verdunstungsprozesse aus porösen Medien unter dem Einfluss einer angrenzenden freien Strömung angewandt. Mit Hilfe des Modells und basierend auf physikalischen Experimenten, die im Rahmen der Arbeit an der ETH Zürich durchgeführt wurden, konnten maßgebliche Prozesse identifiziert und in den Simulationen wiedergegeben werden. Außerdem stellt das Modell einen wichtigen Grundstein für weiterführende Arbeiten, z.B. über den Einfluss von Turbulenz und Grenzschichten, dar.

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