Ist es möglich, Wasserströmungen mit Computern realistisch darzustellen und dabei etwas Gutes für die Umwelt und die Gesellschaft zu tun? Und ob! Der FH-Doktorand Daniel Valero zeigt, dass es geht. „Durch die direkte Umsetzung numerischer Modellierung in der Praxis können wir zum Beispiel die Wasserqualität in Flüssen und so auch die Lebensbedingungen von Lebewesen verbessern“, erläutert Valero. Damit leistet er einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz. Der wissenschaftliche Mitarbeiter am Fachbereich Bauingenieurwesen der FH Aachen hat den Flow Science’s 35th Anniversary Simulation Contest gewonnen, obwohl sich seine Promotion erst in der Anfangsphase befindet. Auch wurde sein Projekt zur Promotion des Monats vom Netzwerk „Nachhaltige Forschung an Fachhochschulen in NRW“ gekürt.
Unter Betreuung von Prof. Dr. Daniel Bung stellt der junge Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit Dr. Sébastien Erpicum von der Universität Lüttich mit der Simulationssoftware FLOW-3D unberechenbare Wasserphänomene dar. Der Wasserbauexperte geht der Frage nach, wie die Durchmischung umweltbedingter Emissionen, zum Beispiel aus Kühlwassereinleitungen, in Flüssen optimiert werden kann. „Wir verwenden ein physikalisch erstelltes Modell, um Vergleichsdaten zu erhalten. Diese können dann mithilfe der Simulationssoftware FLOW-3D für weitere ähnliche Probleme von Schadstoffausbreitung genutzt werden, zum Beispiel für künstliche, quer angelegte Einengungen in Flüssen, sogenannte Buhnenfelder“, so Daniel Valero über seine Arbeit.
Junger Wasserbauingenieur trägt mit Promotion zu verbesserten Nachhaltigkeitskonzepten bei
Der Nachwuchsforscher simuliert mit seiner Untersuchung unter anderem Strahlströmungen in Gewässern – diese beruhen auf eigenen Berechnungen sowie experimentellen Ansätzen. Buhnenfelder eignen sich zur realitätsnahen Demonstration besonders gut. „Das spannende an meinem Promotionsthema ist vor allem das, was dadurch ermöglicht wird: Die praktische Anwendung neuer Konzepte, die zur Lösung von Umweltproblemen beitragen. Durch verbesserte Berechnungen von dynamischen Flüssigkeitsbewegungen können so effektivere und nachhaltigere Wasserbauwerke gebaut werden“, so der gebürtige Spanier über sein Projekt, das gesellschaftliche, wirtschaftliche und sicherheitstechnische Vorteile mit sich bringen kann.
Umweltbedingte Mischungsvorgänge sowie die Beschaffenheit von Einleitbauwerken wurden bisher normalerweise mit kosten- und zeitintensiven Versuchsstudien bewertet. Modellversuche, die auf einer ganzheitlichen Herangehensweise beruhen, werden nur für allgemeine Prozesse durchgeführt. Diese können jedoch auf besondere Umweltverschmutzungen, zum Beispiel bestimmte Schadstoffe oder Probleme, die wegen ihrer Komplexität ungeeignet sind, nicht angewandt werden. Aus diesem Grund bevorzugt man im Falle von Emissionen ganzheitliche 3D-Modelle, weil sie eindeutige Erkenntnisse zu tatsächlichen Verbreitungsaktivitäten von Verschmutzungen in Flüssen liefern können. Der Katalane vergleicht seine Arbeit mit dem Phänomen des Schmetterlingseffekts: „Schon eine kleine Veränderung kann Großes bewirken.“