Projektbeschreibung
Modellierung komplexer Dünnschichtströmungen
Eine genaue Dünnschichtmodellierung erfordert die Verwendung spezieller Filmströmungsmodelle zur Erfassung von Strömungseffekten auf Oberflächenebene. Trotz der Fortschritte auf diesem Gebiet sind komplexe Strömungssituationen, die eine Kombination aus Massenflüssigkeitsströmung und Oberflächenfilmströmung umfassen, weiterhin schwer zu modellieren. Das EU-finanzierte Projekt SURFING wird neue mathematische Modelle entwickeln, um die Strömung dünner Flüssigkeitsschichten auf sich bewegenden gekrümmten Oberflächen zu simulieren. Die Modelle können nicht nur die Entwicklung einer bestehenden Schicht vorhersagen, sondern auch deren Entstehung, Zusammenbruch und Auflösung. Darüber hinaus wird das Projekt verbesserte Methoden zur Kopplung der Dünnschichtströmung mit der Massenflüssigkeitsströmung entwickeln, mit denen Bereiche identifiziert werden können, in denen Auswirkungen auf Oberflächenebene relevant sind.
Ziel
Physical phenomena that combine effects on a surface and that in the bulk occur in many fields, ranging from crystal growth in chemistry and proton diffusion in biomembranes, through tyre aquaplaning and self-cleaning materials. We consider this multi-scale problem specifically for coupled bulk-surface fluid flow. Simulating these problems with traditional fluid solvers is challenging because of the different scale of the surface phenomena versus that in the bulk. Towards this end, specialized thin film flow models have been developed to accurately capture surface-level flow effects. However, it remains impossible to automatically detect the formation of thin fluid sheets and resolve the bulk/sheet coupled flow. This limits the application of thin film models. Advances made in thin film modelling have not been applied to complex flow situations where, for example, a free flowing bulk fluid can form thin films over an obstacle, or where sufficient fluid collects on a moving thin fluid sheet to obtain bulk flow. Such problems rely on bulk flow simulations with significantly finer resolutions to capture the surface-level effects, which dramatically increases computation time making full dynamic simulations unrealistic for actual applications.
The primary objective of this project is to model bulk/surface flow phenomena numerically. We will propose novel mathematical models to computationally simulate flow of thin fluid sheets on moving curved surfaces, which can predict not just the evolution of an existing film, but also their formation, collapse and break up. We will develop efficient methods to two-way couple film flow with bulk fluid flow which are able to identify regions where surface level effects are relevant, on the fly. This fellowship will build on the expertise in fluid flow and particle methods of the researcher, and that in multi scale modeling, free boundary problems and advanced discretisation adaptivity of the host.
Wissenschaftliches Gebiet
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordinator
4365 ESCH-SUR-ALZETTE
Luxemburg