Im Sonderforschungsbereich SFB 1313 ,,Grenzflächengetriebene Mehrfeldprozesse in porösen Medien: Strömung, Transport und Deformation" erforschen Wissenschaftler*innen aus verschiedenen Bereichen interdisziplinär Grenzflächenphänomene in porösen Medien. Das Ziel für die dritte Förderperiode ist es, ihren Einfluss auf Strömungs-, Transportund Deformationsprozesse besser zu verstehen und Simulationsmethoden für Ökologische, technische und biologische Anwendungen bereitzustellen.
Ob bei der unterirdischen Speicherung von Gas, der Entwicklung zementfreien Biobetons, an Grenzflächen oder freien Strömungen, etwa in Brennstoffzellen oder menschlichen Zellen - überall dort haben wir es mit Systemen poröser Medien zu tun. Innerhalb dieser Systeme spielen sich komplexe, gekoppelte Prozesse ab: Strömung, Transport und Deformation in porösen Medien sind zeitlich parallel ablaufende Prozesse, deren Verhalten stark vom nichtlinearen Zusammenspiel physikalischer, chemischer und biologischer Phänomene abhängt, etwa von Druck oder Temperatur.
Um diese Prozesse besser zu verstehen und dafür aussagekräftige Simulationsmodelle zu entwickeln, arbeiten im SFB 1313 rund 60 Forschende aus den Bereichen Bauund Umweltingenieurswissenschaften, Mathematik, Maschinenbau, Informatik, Luftund Raumfahrttechnik sowie Physik zusammen.
,,Die Entscheidung der DFG würdigt die hervorragende Grundlagenforschung, die der SFB in den ersten beiden Förderperioden geleistet hat", freut sich Peter Middendorf, Rektor der Universität Stuttgart. ,,Mit seiner interdisziplinären und eng vernetzten Forschung - ganz im Sinne unseres ,,Stuttgarter Wegs" - tragen unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nachhaltig zur Lösung aktueller und zukünftiger Herausforderungen in technischen und umweltrelevanten Systemen bei."
Simulationsmethoden für praktische Anwendungen
Mit skalenübergreifender Modellierung, physikalischen und bildgebenden Experimenten sowie effizienten numerischen Simulationen und Visualisierungsmethoden erprobte und erschloss der SFB bislang zahlreiche innovative wissenschaftliche Werkzeuge für vielfältige Anwendungsbereiche. ,,Die Ergebnisse dieser Untersuchungen lassen sich heute schon auf Mehrphasenströmungsprozesse in Ingenieursanwendungen übertragen, zum Beispiel in der Tiefen Geothermie", erklärt Holger Steeb , Sprecher des SFB. ,,Auch beim Wärmeund Fluidtransport in die umgebenden Gesteinsschichten spielen diese Erkenntnisse eine wichtige Rolle."
Die Vision für die dritte Förderphase
,,In der dritten und letzten Förderphase wollen wir uns nun stärker auf die Erforschung von Deformationsprozesse fokussieren, die aus Strömungsund Transportprozessen resultieren", sagt Holger Steeb. ,,Unser Ziel ist es, neue wissenschaftliche Erkenntnisse direkt in praxisrelevante Anwendungen zu überführen." Aus diesem Grund liegt ein Schwerpunkt auf der projektübergreifenden ,,Vision Topic" zum Thema Salz. Salzbildung und -lösung können sowohl in natürlichen Materialien Deformationsprozesse auslösen bzw. beeinflussen, etwa durch Rissbildung bei klimabedingter Bodenversalzung. Aber auch in technischen Materialien, zum Beispiel durch Ausfällungen, die die Festigkeit von Biobeton bestimmen.
Wissenstransfer für Jung und Alt
Gesetzt für die dritte Förderperiode ist außerdem die jährlich stattfindende Wissenschaftsausstellung ,,Pretty Porous - Alles Porös" . Sie bietet einer interessierten öffentlichkeit spannende Einblicke in die Welt der porösen Medien und zeigt, wie Forschung das Unsichtbare sichtbar macht. Auch Workshops für Schüler*innen der gymnasialen Oberstufe zu den Themen Versalzung und Biomineralisierung wird es weiterhin geben. Seit 2018 stellt der SFB seine Forschungsergebnisse regelmäßig auf internationalen Konferenzen vor und veröffentlichte bislang mehr als 200 wissenschaftliche Publikationen.
Die DFG fördert Sonderforschungsbereiche für eine Dauer von maximal zwölf Jahren. Der SFB 1313 ,,Grenzflächengetriebene Mehrfeldprozesse in porösen Medien: Strömung, Transport und Deformation" wird seine dritte und letzte Förderphase von vier Jahren zum 1. Januar 2026 aufnehmen und mit rund neun Millionen Euro gefördert. Neben der Universität Stuttgart sind das Forschungszentrum Jülich, die Technische Universität Hamburg sowie mehr als 35 internationale Partnerinstitutionen am SFB beteiligt.
Strategischer Profilbereich Simulation Science
