2023-06-252023-06-25https://tore.tuhh.de/handle/11420/16646Der Schwerpunkt des geplanten Forschungsprojekts liegt auf der Untersuchung des Einflusses von Kapillareffekten in teilgesättigten Sanden auf ihr mechanisches und hydraulisches Verhalten. Dafür sind sowohl numerische Simulationen als auch Experimente in einem Röntgen-Tomographen geplant. Für die numerische Simulation von teilgesättigten Sanden wird das aufgelöste CFD-DEM verwendet. Die bestehende Methode wird um eine Zweiphasen-Formulierung ergänzt, um den Einfluss von Porenwasser und Porenluft zu berücksichtigen. Die im Röntgen-Tomographen durchgeführten Experimente im Mikromaßstab werden zur Validierung der neu entwickelten Modelle genutzt. Ein Fokus liegt dabei auf der Bildung von Kapillarbrücken bei der Entwässerung einer Sandsäule, sowie auf dem Verformungs- und Lastverhalten in einem Triaxialversuch. Zu diesem Zweck wird die Modellierung der Wechselwirkung zwischen Partikeln, Fluid und einer deformierenden, lastabhängigen Membran im Rahmen des resolved CFD-DEM entwickelt. In einer möglichen Verlängerung von zwei Jahren werden im CT-Tomographen teilgesättigte Triaxialversuche durchgeführt, um das hydromechanische Verhalten von Sand zu untersuchen. Die entwickelten Werkzeuge der ersten Förderperiode werden kombiniert und auf die Modellierung ungesättigter triaxialer Tests erweitert. Zur Erreichung der gesteckten Ziele ist eine Kooperation der TUHH mit DCS Computing aus Linz/Österreich vorgesehen. DCS entwickelt den Code CFDEMÒcoupling, der im Rahmen des Forschungsvorhabens eingesetzt wird. Die Kooperation findet im Rahmen des D-A-CH-Abkommens der DFG (Deutschland) mit dem FWF (Österreich) statt.The main objective of the proposed project is to investigate the influence of capillary effects in partially saturated sands on their mechanical and hydraulic behaviour. Therefore, numerical simulations as well as micro-scale experiments in an x-ray tomograph are planned. For the numerical simulation of partially saturated sands, the resolved CFD-DEM will be used. The existing method will be supplemented by a two-phase flow formulation to consider the influence of pore water and pore air. The micro-scale experiments performed in the x-ray tomograph will be used to validate the newly developed models. Special attention is thereby paid to the formation of capillary bridges during desaturation of a sand column as well as the deformation behaviour and load-response in a triaxial test. For this purpose, the computation of the interaction between particles, fluid and a deforming, load-responsive membrane will be developed in the framework of resolved CFD-DEM. In a possible extension of two years, unsaturated triaxial tests will be conducted in the CT-tomograph to understand the hydro-mechanical behaviour of sand. The developed tools of the first funding period will be combined and extended to model unsaturated triaxial tests.To reach the defined objectives a co-operation between Hamburg University of Technology/Germany and DCS Computing Linz/Austria is planned. DCS is developing the code CFDEMÒcoupling, which is used in the research project. This cooperation is covered by the D-A-CH agreement (DFG in Germany and FWF in Austria).