2026-03-122026-03-12https://hdl.handle.net/11420/62036Konvektion in porösen Medien ist ein häufig beobachtetes Phänomen im alltäglichen Leben und außerdem ein wichtiger Vorgang im industriellen Bereich. Es hat in den letzten Jahren zunehmendes Interesse gefunden, aufgrund seiner bedeutenden Anwendungen in einigen aufstrebenden Industrien, wie z.B. der langzeitlichen Speicherung von CO2 in einem tiefen salinischen Aquifer und der thermischen Energiespeicherung. Eine gemischte Konvektion in porösen Medien ist jedoch sehr kompliziert, während sie sowohl von Turbulenzen im Porenbereich (aufgrund erzwungener Konvektion) als auch von makroskopischen Instabilitäten (aufgrund natürlicher Konvektion) beeinflusst werden kann. Signifikante Vereinfachungen und Annahmen die bei makroskopischen Modellen gemacht wurden, verursachen erhebliche Modellfehler. In dem Projektvorschlag wird die gemischte Konvektion in porösen Medien mit Hilfe der Methoden der porenskalenaufgelöstedirekten numerischen Simulation untersucht. Durch unsere Forschungsarbeit werden wir versuchen herauszufinden, wie eine erzwungene Konvektion auf einer Längenskala in eine natürliche Konvektion auf zwei Längenskalen übergeht. Ein genaueres makroskopisches Modell zum Berechnen der turbulenten Konvektion in porösen Medien wird hierbei erarbeitet. Das entwickelte Modell wird validiert mittels unserer DNS Ergebnisse. Es wird ein "machine-learning" Methode zur Multiskalenmodellierung der Konvektion in porösen Medien vorgeschlagen.Convection in porous media is an often observed phenomenon in everyday life and also an important process in industry as well. It receives increasing interests in recent years due to its significant applications in some emerging industries, e.g., long term storage of CO2 in deep saline aquifers and thermal energy storage. However, a transient mixed convection in porous media is very complicated while it may be affected by both pore-scale turbulence (due to forced convection) and macroscopic instabilities (due to natural convection). Significant simplifications and strong assumptions have been made in the macroscopic models, causing considerable model errors. In the purposed project, the mixed convection in porous media will be investigated with pore-scale resolved direct numerical simulation methods. Through our research work, we will try to find out how a single-length-scale forced convection transitions to a two-length-scale natural convection. A more accurate macroscopic model will be developed for calculating mixed convection in porous media. The developed model will be validated with our DNS results. A machine-learning method for multi-scale modeling of convection in porous media will be proposed.