Zusammen mit der Gruppe von Prof. Hinz vom Lehrstuhl für Hydrologie und Wasserwirtschaft wird ein zweidimensionaler zellulärer Automat entwickelt und getestet. Das Modell koppelt die Dynamik von Oberflächenabfluss, Infiltration und Landentwicklung durch Sedimenttransport. Wasserbewegung wird durch die Topographie, die Bodeninfiltrationsraten und die Oberflächenrauigkeit beeinflusst. Dieses Modell erlaubt Horton'sche Oberflächenströmungen und Infiltration während komplexer Regenereignisse. Ein Vorteil der zellulären Automaten gegebenüber kinematischer Wellengleichungen, ist das die Unterscheidung von trockenen und feuchten Oberflächenzuständen kann einfach unterschieden werden, ohne dass es zu numerischen Instabilität kommen kann. Eine explizite adaptive Zeitintegration erlaubt die feinere Auflösung von Regenereignissen und eine gröbere in trockenen Perioden.

[1] Jozefik, Z., Schmidt, H., Hinz, Ch. (2015). A cellular automata approach for modeling surface water runoff. European Geosciences Union General Assembly, Vienna, Austria 

Die korrekte Beschreibung turbulenter, ein- oder mehrphasiger, auftriebsbehafteter Strömungen, zu denen auch die CO2 Hochdruckströmmungen zählen, stellt aufgrund der Vielzahl der relevanten Zeit- und Längenskalen eine der grossen Herausforderungen für die heutige Strömungssimulation dar. Ziel dieses Projektes ist es, mit modernen stochastischen Ansätzen, eine möglichst grosse Bandbreite dieser Skalen in einer Simulation zu berücksichtigen, um gezielt Parametrisierungen in meso- und grossskaligen Ansätzen, wie z.B. „Large Eddy Simulationen“ (LES) verbessern zu können.

[1] Schulz, F. T., Glawe, C., Schmidt, H., Kerstein, A. R. (2013). Toward modeling of CO2 multi-phase flow patterns using a stochastic multi-scale approach Environmental Earth Science, DOI 10.1007/s12665-013-2461-5

[2] Glawe, C., Gonzalez-Juez, E. D., Schmidt, H., Kerstein, A.R. (2013). ODTLES simulations of turbulent flows through heated channels and ducts, 8th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena, Poitiers, France

[3] Schulz, F., Glawe, C., Schmidt, H., Kerstein, A.R. (2013). Liquid jet simulation using one-dimensional turbulence, 8th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena, Poitiers, France