2023-06-252023-06-25https://tore.tuhh.de/handle/11420/16421Boden ist ein natürliches Partikel-Fluid-System (PFS), in dem komplexe physikalische, chemische undbiologische Prozesse, Grenzflächenphänomene und Phasenübergänge auftreten, die unzureichend experimentelluntersucht, verstanden und numerisch modellierbar sind. Bei technischen PFS werden bestimmteEigenschaften der Partikel durch kontrollierte physikalische, chemische und biologische Prozesse, Grenzflächenphänomeneund Phasenübergänge kreiert (z. B. funktionalisierte Partikel). Auch hier besteht Forschungsbedarfbzgl. dem Verständnis, der Modellierung und der Verfahrensoptimierung. Die Fragestellungenin natürlichen und technischen PFS sind zum Teil analog. Es liegt daher nahe, Prozesse in natürlichenund technischen PFS interdisziplinär zu erforschen, um auf beiden Seiten zu einem Erkenntnisgewinnzu gelangen. Genau darin liegt das Originäre und das Potential des geplanten Kollegs. Die einzelnenFachdisziplinen benennen, modellieren und simulieren ähnliche Prozesse gleich oder unterschiedlich. Esunterscheiden sich vor allem die Längenskalen, auf denen PFS experimentell untersucht, modelliert undsimuliert werden. Durch die Zusammenarbeit mit strategischen Partnern und den an der TUHH vorhandenenEinrichtungen, wie z. B. der Elektronenmikroskopie, sollen Prozesse über mehrere Längenskalensichtbar gemacht werden. Prozessmodelle und numerische Simulationsmethoden der beteiligten Kollegiatendienen dabei zum besseren Verständnis und zur Beschreibung komplexer Prozesse. Durch die Zusammenarbeitwerden neue Erkenntnisse in der fachübergreifenden Methodik erwartet. Ein Graduiertenkollegbietet hierfür den optimalen Rahmen. Es werden Wissenschaftler aus den Fachgebieten Bauingenieurwesen,Maschinenbau und Verfahrenstechnik ihre Forschung zum Leitthema „Prozesse in natürlichen und technischen Partikel-Fluid-Systemen“ (PintPFS) bündeln. Die vorhandenen Kompetenzen und Ressourcender beteiligten Wissenschaftler bzgl. experimenteller Untersuchungen und Modellierung/Simulationvon PFS ermöglichen einen interdisziplinären Forschungsansatz, der Innovationen vor allem auf folgendenGebieten erwarten lässt: Fortschritte bei der Modellierung von PFS, Verständnisgewinnung bei Kapillareffekten,Modellierung von Erosions-, Transport- und Sedimentationsprozessen, Entwicklung funktionalisierterPartikel sowie Entwicklung numerischer Experimente für PFS. Unterstützt wird die Arbeitsgruppevon Gastwissenschaftlern und strategischen Partnern, vor allem dem Deutschen Elektronen-Synchrotron(DESY) in Hamburg und dem Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG). Die vorgeschlagenen Dissertationsthemenzeigen interdisziplinäre Forschungsansätze auf. Um die Ziele des Forschungsprogramms zuerreichen, wird das Kolleg von einem strukturierten Qualifizierungs- und Betreuungskonzept für die Stipendiatenbegleitet, das eine rasche Einarbeitung in die jeweiligen Forschungsthemen, eine Beschleunigungder Arbeitsprozesse, eine Vernetzung mit existierenden Forschungsstrukturen und den ErwerbSoils are natural particle-fluid systems (PFS), in which complex physical, chemical and biological processes,interfacial processes, and phase transitions occur, that are not sufficiently investigated experimentally,well-understood, and that cannot be simulated numerically with sufficient accuracy yet. In technicalPFS certain properties of particles are generated by means of controlled physical, chemical and biologicalprocesses, interfacial processes, and phase transitions (e. g. functionalized particles). Technical PFS alsorequire further research regarding understanding, modelling and process optimization. The problems innatural and technical PFS are partly analogous. Therefore, it is obvious, to investigate processes innatural and technical PFS interdisciplinary in order to reach a benefit of scientific findings. Exactly in thispoint, the originary and the potential of the planned research training group can be seen. The individualdisciplines name, model, and simulate similar processes identically or differently. Especially the lengthscales, on which PFS are investigated experimentally, modelled and simulated are different. By meansof the cooperation with strategical partners and the facilities at TUHH, e. g. electron microscopy, theprocesses are visualized over several length scales. Process models and numerical simulation methods ofthe involved collegiates serve for better understanding and description of complex processes. By means ofthe cooperation and interdisciplinary methodology new findings are expected. A research training groupprovides an optimal framework to reach these objectives. Scientists of the disciplines civil engineering,mechanical engineering and process engineering will focus their research within the guiding topic ”Processesin natural and technical Particle-Fluid Systems“ (PintPFS). Existing competences and resourcesof the involved scientists regarding experimental investigations, modelling and simulation of PFS enablean interdisciplinary research approach that raises expectation of innovations in the following fields:progress in modelling of PFS, better understanding of capillary effects, modelling of erosion, transportand sedimentation processes, development of functionalized particles, as well as development of numericalexperiments for PFS. The training group is supported by visiting scientists and strategical partners,especially Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) at Hamburg and Helmholtz-Zentrum Geesthacht(HZG). The proposed dissertation projects show the interdisciplinary research approach. To reach theobjectives, the research training group is accompanied by structured qualification and supervision conceptsfor the scholarship holders supporting a fast orientation within the different research topics, anacceleration of work processes, a networking with existing research structures, and the acquisition ofsocial skills.