Turbulent fluid flow in rough rock fractures

This thesis is dedicated to the study of the turbulent fluid flow in rough-walled rock fractures. Fracture models were generated from 3D scans of fractured rock samples, while fluid flow was simulated numerically by means of FVM-based open-source CFD toolbox OpenFOAM, employing the high-performance computing cluster for the more demanding 3D models. First part of the thesis addresses the issue of fracture geometry. Realistic 2D and 3D fracture models were constructed from 3D scans of upper and lower halves of a fractured rock sample, taking both shear displacement and contact spots into account. Furthermore, we discuss the shortcomings of the available fracture aperture metrics and propose a new aperture metric based on the Hausdorff distance; imaging performance of the new metric is shown to be superior to the conventional vertical aperture, especially for rough fracture surfaces with abundant ridges and troughs. In the second part of the thesis we focus on the fluid flow through the rock fracture for both 2D and 3D cases. While previous studies were largely limited to the fully viscous Darcy or inertial Forchheimer laminar flow regimes, we chose to investigate across the widest possible range of Reynolds numbers from 0.1 to 10^6, covering both laminar and turbulent regimes, which called for a thorough investigation of suitable turbulence modeling techniques. Due to narrow mean aperture and high aspect ratio of the typical fracture geometry, meshing posed a particularly challenging problem. Taking into account limited computational resources and a sheer number of model geometries, we developed a highly-optimised workflow, employing the steady-state RANS simulation approach to obtain time-averaged flow fields. Our findings show that while flow fields remain mostly stationary and undisturbed for simpler contactless geometries, emergence of contact spots immediately triggers a transition to non-stationary flow starting from Re ∼ 10^2, which is reflected by the streamline tortuosity data. This transition disrupts the flow pattern across the fracture plane, causing strong channeling and large separation bubbles, with area of the latter being much larger than the generating contact spots. Adverse influence of the contact spots on the overall permeability is strong enough to override any benefits of aperture increase during shear and dilation. Contactless 3D models can to a certain degree be approximated by their 2D counterparts. Lastly, we investigate the influence of both shearing and contact spots on the overall permeability and friction factor of the fracture, drawing a parallel to the well-studied area of turbulent flow in rough-walled pipes and ducts. Unlike the latter, 3D curvilinear fracture geometries exhibit a gapless laminar–turbulent transition, behaving as a hydraulically rough channel in the turbulent range as the shear displacement increases

Numerische Simulationen zur Rückrechnung und Prognose von Setzungen und Gebirgsdeformation

Die stetige Weiterentwicklung von Mess- und Überwachungstechnik ermöglicht Setzungsprozesse und Gebirgsdeformationen mit zunehmender Genauigkeit in numerischen Modellen abzubilden. Mit Hilfe von Laserscans, durchgeführt sowohl vor als auch während der Bauarbeiten, können genauere numerische Modelle erstellt werden. Die baubegleitende Anpassung der Modellgeometrie ermöglicht zudem eine weitere Nachkalibrierung der Simulationen und erhöht damit die Zuverlässigkeit von Prognoseberechnungen. Die Simulationsergebnisse können fortlaufend mit den ursprünglichen Planungen abgeglichen und somit Ausbauplanungen angepasst und optimiert werden.The ongoing development of monitoring and surveillance technology enables us to reproduce subsidence and rock mass deformation in numerical models with increasing precision. Laserscans prior to and during the construction work increase the spatial accuracy of numerical models. Adjustments of the model geometry during the construction work allow a recalibration of models and increase the reliability of forecast simulations. Simulation results can be successively compared to construction plans and allow adjustments and optimizations of support designs

Aufbau des Schockwellenlabors im Lehr- und Forschungsbergwerk 'Reiche Zeche' der TU Bergakademie Freiberg und die Entwicklung von dynamischen Höchstdrucksynthesemethoden

In dieser Arbeit werden folgende Arbeiten vorgestellt: ● Aufbau eines Schockwellenlabors für unterschiedliche Einsatzzwecke für eine Nettoexplosivmasse von bis zu 20 kg, bezogen auf NSH 711 (C4 nach MIL-Standard), ● Klärung der Ursachen des Probenverlustes bei Schockwellensyntheseexperimenten ab Überschreitung eines gewissen materialabhängigen Grenzdruckes unter Verwendung von in der Literatur vorgegebenen Standardmethoden sowie eine wissenschaftlich fundierte Prob-lembehebung auf der Basis empirischer Theorien, ● Berechnung der Zustandsgrößen Druck (p), Temperatur (T) sowie Zeit (t) unter den ge-wählten Versuchsbedingungen für unterschiedliche Problemstellungen und Materialien mit Kontrollmöglichkeiten sowie ● Gewährleistung des maximal möglichen Phasenumwandlungsgrades für die entsprechende Hochdruckphase. Insgesamt wurden im Verlauf der Entwicklungsarbeiten im Schockwellenlabor 122 Spren-gungen durchgeführt. Die Drücke betragen dabei zwischen 15 GPa und ca. 180 GPa. Es gelangen zahlreiche erfolgreiche Synthesen der Hochdruckphasen gamma-Si3N4 sowie rs-AlN mit Probenmengen von 0,2g bis zu 7,3g Hochdruckphase pro Versuch. Es wurden auf Basis der Rankine-Hugoniot-Zustandsgleichung drei empirische Grundprinzipien der Schockwellensynthese entwickelt, welche es nunmehr gestatten, die Schockwellenversuche reproduzierbar sowie gut kontrollierbar zu gestalten. Dies sind die „Vermeidung von Mach-Effekten“, die „Impedanzkorrektur der Probeneinheit“ sowie die „Kontrolle der adiabatischen Dekompression“. In mehr als 100 Experimenten, welche mit der impedanzkorrigierten Probeneinheit durchgeführt wurden, trat in keinem Fall Probenverlust auf, Gasdichtheit konnte teilweise hergestellt werden. Dies war unabhängig von dem erreichten Druck oberhalb des technisch bedingten Mindestdruckes von 15 GPa innerhalb der Probeneinheit möglich. Es wurden Versuche sowohl mit der Reflektionsmethode als auch mit der Impedanzmethode durchgeführt sowie für besondere Experimente dünne Metallplatten zwischen Flugplatte und Containeroberseite verwendet. In allen genannten Fällen sind die unterschiedlichen Druck- und Temperaturbedingungen in den Proben eindeutig verifizierbar. Weiterhin gelang es im Rahmen dieser Arbeit erstmals, sowohl Calciumcarbonat als auch Kaolinit (sogenannte fluidreiche Phasen) bis in den Druckbereich p> 100 GPa unter unterschiedlichen Temperaturen dynamisch zu belasten, ohne dass die empfindlichen Proben Ent-gasungs- bzw. Zerfallserscheinungen (Calcit) bzw. Aufschmelzungen (Kaolinit) aufwiesen. Besonderes Augenmerk ist dabei auf die Schocktemperatur zu richten, um den Druckaufbau nicht durch eine zu starke Aufheizung der Probe zu reduzieren (sogenanntes Knudson-Problem). Jede zukünftige Erhöhung des Druckes macht gleichzeitig eine Reduzierung der relativen Schocktemperatur erforderlich. Diese experimentellen Erfolge sind lediglich in dem Falle möglich, wenn im Schockwellenlabor folgende Grenzbedingungen eingehalten werden: ● Die Schockgeschwindigkeit Us ist größer als die Schallgeschwindigkeit des betreffenden Stoffes. ● Die erzielten Drücke sind höher als das Hugoniot-Elastic-Limit des betreffenden Stoffes und somit im Bereich des plastischen Verhaltens. ● Die maximale Porosität k des Impedanzpulvers ist kleiner als die Mie-Grüneisen-Grenze des betreffenden Stoffes. ● Die maximalen Drücke sind geringer als der Bulk-Modulus des betreffenden Stoffes und die Schallgeschwindigkeit im dichten Medium ist größer als die Schockgeschwindigkeit (Bereich der so genannten „schwachen Schockwellen“). ● Es wird ein Impedanzpulver-Probe-Verhältnis von >9:1 verwendet. ● Weiterhin stellt für die Schockwellensyntheseexperimente unter Vermeidung der freien adiabatischen Dekompression die Schocktemperatur (die Temperatur im Bereich des konstanten Druckes) die ausschlaggebende Größe dar. Für die Berechnung wurde entschieden, die Software MatLab zu verwenden. Die Berechnungen folgen den Grundlagen der linearen Algebra. Für die Berechnung der Zustandsgleichung wurden im Rahmen dieser Arbeit folgende vereinfachende Annahmen verifiziert: ● Unter den genannten Bedingungen gilt der lineare Zusammenhang zwischen Partikelge-schwindigkeit Up und Schockgeschwindigkeit Us. ● Unter den Bedingungen des Freiberger Schockwellenlabors sind die Unterschiede zwischen der gespiegelten Hugoniot und der release-adiabat-Kurve sehr gering, es kann an deren Stelle die gespiegelte Hugoniot verwendet werden. ● Die maximalen Drücke sind niedriger als der Schmelzpunkt auf der Hugoniot, sämtliche in dieser Arbeit dargestellten Berechnungen betreffen die beteiligten Stoffe im festen Zustand. Die impedanzkorrigierte Probeneinheit ist nicht zum Messen von Zustandsgleichungen geeignet, die Methoden „vollständige Probenrückgewinnung“ sowie „Messung der Zustands-gleichung“ schließen sich gegenseitig aus.:Motivation 1 1 Einführung 5 1.1 Das Hochdruckforschungszentrum (FHP) der Dr. Erich-Krüger-Stiftung 5 1.2 Möglichkeiten zur Erzeugung hoher dynamischer Drücke sowie zur Schockwel-lensynthese 24 1.3 Aufgaben des neuen Schockwellenlabors in Freiberg 31 2 Aufbau und Betrieb des neuen untertägigen Schockwellen- labors der TU Bergakademie Freiberg 35 2.1 Sprengarbeiten unter Bergrecht an einer Hochschule 35 2.2 Rechtliche Situation des Schockwellenlabors an der TU Bergakademie Freiberg 39 2.3 Lage und Dimensionierung des Schockwellenlabors 47 2.4 Ausrüstung des Labors 51 3. Physikalische Grundlagen 58 3.1 Verwendete Sprengstoffe 58 3.2 Detonation des Sprengstoffes und die Rankine-Hugoniot- Zustandsgleichung 60 3.2.1 Die Druck-Partikelgeschwindigkeits-Beziehung 64 3.2.2. Die Beziehung zwischen Druck und Differenz der spezifischen Volumina 66 3.2.3. Die Beziehung zwischen Druck und Differenz der spezifischen Inneren Energien 67 3.3 Plane-Wave-Generator (PWG) mit Flyer-Plate 69 3.3.1. Aktiver PWG 73 3.3.2. Passiver PWG 73 3.4 Beschleunigung der Flugplatte 74 3.5 Kollision der Flugplatte mit dem Probencontainer 77 3.6 Mie-Grüneisen-EoS und die Berechnung der Schocktemperatur 82 3.7 Verdichtung poröser Materialien 89 3.8 Schockwellenreflektionen 94 3.8.1 Reguläre Reflektionen 95 3.8.1.1 Reflektion an einer freien Oberfläche sowie adiabatische Dekompression 95 3.8.1.2 Reflektion an einer Materialgrenze 99 3.8.2 Irreguläre Reflektionen (Mach-Effekte) 102 3.9 Impedanzmethode 103 3.10 Reflektionsmethode beziehungsweise „ramp compression“ 107 3.11 Phasenumwandlungen aus schockwellenphysikalischer Sicht 112 4. Detaillierter Aufbau der Versuchsanordnung sowie Funktion der Einzelbestandteile 115 4.1 Versuchsanordnung 115 4.2 Explosiveinheit mit PWG und Arbeitsladung 116 4.2.1 Plane-Wave-Generator 116 4.2.2 Arbeitsladung 120 4.2.3 Flugplatte 122 4.2.4 Schaumstoffeinlage 123 4.2.5 Distanzring 124 4.2.6 Beschleunigung der Flugplatte 124 4.3. Probeneinheit 127 4.3.1 Probencontainer 129 4.3.2 Cu-Folie 131 4.3.3 Metallpulver und Probe 132 4.3.4 Probenhalter 135 4.3.5 Probenstempel 135 4.3.6 Schraubenboden 136 4.3.7 Stahlronde 136 4.3.8 HARDOX‐Unterlage 137 5. Berechnung der Zustandsgleichungen für die Impedanzmethode mit Hilfe der Software MatLab 139 5.1 Randbedingungen 139 5.2 Tests der Möglichkeit der Verwendung der getroffenen Annahmen 142 5.2.1 Gültigkeit der linearen Up‐Us‐Relation anstelle quadratischer Gleichungen 141 5.2.2 Verwendung der gespiegelten Hugoniot anstelle der adiabatischen Entspannungskurve 144 5.3 Berechnung der Hugoniot-EoS für die Kollision der Flugplatte mit dem Probencontainer 145 5.4 Berechnung der Kenngrößen „Druck“ und „Dichte“ für das Metallpulver mit Hilfe der Rankine‐Hugoniot‐EoS 152 5.5 Überprüfung der mit MatLab berechneten Zustandsgrößen 156 5.6 Berechnung der Kenngröße „Schocktemperatur“ für Kupferpulver im festen Zustand mit Hilfe der Mie‐Grüneisen‐EoS 158 5.7 Erstellen des X‐t‐Diagramms sowie Berechnung der Kenngröße „Schockdauer“ mit Hilfe linearer Gleichungssysteme 162 6. Empirisch methodische Weiterentwicklungen der Synthesemethoden 169 6.1 Vermeidung von Mach-Effekten 169 6.2 Impedanzkorrektur der Probeneinheit 173 6.2.1 Zerstörung des Probencontainers infolge ungünstiger Impedanzverhältnisse 173 6.2.2 Die Impedanzfunktion als zeit- und ortsaufgelöster Bestandteil der Hugoniot‐EoS 175 6.2.3 Konsequenzen der orts‐ und zeitabhängigen Impedanz- funktion für die Materialauswahl der Probeneinheit 180 6.3 Die Rolle der adiabatischen Dekompression unter Einbeziehung zusätzlicher Volumina. 183 7. Anwendungen 197 7.1 Untersuchungen des Microjettings 197 7.2 Reflektionsmethode mit Impedanzkorrigierter Probeneinheit und gekapseltem Reflektor 207 7.2.1 Versuchsaufbau 207 7.2.2 Testergebnisse 209 7.2.3 Berechnung der Druck‐ und Temperaturbedingungen für die Reflektionsmethode mit Hilfe der Software MatLab 211 7.2.3.1 Berechnung des p=f(Up)-Diagramms 211 7.2.3.2 Berechnung der Temperatur sowie der Geschwindigkeiten Up und Us 215 7.3 Halidbasierte Schockwellenbeanspruchung fluidreicher Phasen 222 7.4 Synthese von rs-AlN sowie -Si3N4 222 7.5 Upscaling der impedanzkorrigierten Probeneinheit mit vollständiger Probenrückgewinnung 223 7.5.1 Versuchsaufbau 223 7.5.2 Ergebnisse 225 8. Schlussfolgerungen 229 9. Danksagung 234 Literaturverzeichnis 23

Efficient Finishing of Laser Beam Melting Additive Manufactured Parts

In many cases, the functional performance of additively manufactured components can only be ensured by finishing the functional surfaces. Various methods are available for this purpose. This paper presents a procedure for selecting suitable processes for finishing laser beam melting additive–manufactured parts which is ultimately based on technological knowledge. It was experimentally proven that the use of several consecutive finishing processes is beneficial to achieve better surface quality. One finishing process chain was particularly effective (namely particle blasting/vibratory grinding/plasma electrolytic polishing) and the technological limits of this method were investigated in this study. The optimal parameters for this process combination ensured a surface roughness Sa < 1 µm

Crystal structures of monohydrate and methanol solvate compounds of {1-[(3,5-bis{[(4,6-dimethylpyridin-2-yl)amino]methyl}-2,4,6-triethylbenzyl)amino]cyclopentyl}methanol

In the title monohydrate compound, 1a, and the methanol solvate compound, 1b, the tri­ethyl­benzene derivative, C35H51N5O, has three functionalized side arms and three ethyl groups, the former being located on one side of the central benzene ring, while the latter are directed to the opposite side. Both the crystals are constructed of structurally similar dimers of 1:1 host–guest complexes held together by N—H...O and O—H...N hydrogen bonds, and in 1a additionally by O—H...O hydrogen bonds. The structure of 1b contains additional highly disordered solvent mol­ecules. Thus, the SQUEEZE routine [Spek (2015). Acta Cryst. C71, 9–18] in PLATON was used to generate a modified data set, in which the contribution of the disordered mol­ecules to the structure amplitudes is eliminated. These solvent mol­ecules are not considered in the reported chemical formula

Numerical simulation of geomembranes at large deformations

This thesis documents the development of a simulation strategy to model the behavior of geomembranes at large deformations using the explicit finite difference code FLAC3D. The geomembrane is represented by special shell elements and interfaces at both sides of the geomembrane duplicating the interaction with the overlying and underlying materials. Chapter 1 provides an introduction to geotextiles and geomembranes, and their use in geotechnical engineering. Special attention is paid to pull-out tests because of their importance to describe the behavior at large deformations. Chapter 2 describes the proposed ‘liner’ model concept to simulate the interaction of a geomembrane with the over- and underlying material. Furthermore, this chapter documents in detail the simulation of uniaxial pull-out tests for validation of the proposed ‘liner’ model concept and compares it with the FLAC3D built-in geogrid element. To clarify more clearly the potential failure (crack propagation and rupture process) of the geomembrane, the ‘liner’ model under biaxial loading was investigated in Chapter 3. Chapter 4 documents a detailed parameter study with a special focus on the stiffness and frictional behavior of the ‘liner’ element using a simplified waste dump. In chapter 5 a new constitutive model (“Femesalz”) is proposed to describe the visco-elasto-plastic behavior of crushed salt and waste rock salt, respectively. The “Femesalz” constitutive model together with the ‘liner’ model is applied to simulate the behavior of a rock salt waste dump (2.5-dimensional) to validate both, the new constitutive model “Femesalz” as well as the ‘liner’ model. Chapter 6 documents the use of the ‘liner’ element and the “Femesalz” constitutive model to simulate salt dump models in 2D and 3D on different terrain types (mountain, valley, plain) for a time of 100 years to generate large deformations. Chapter 7 contains the main conclusions and recommendations.:ABSTRACT AND STRUCTURE OF THESIS 2 ACKNOWLEDGMENTS 4 CONTENTS 5 LIST OF TABLES 7 LIST OF FIGURES 10 NOMENCLATURE 16 CHAPTER 1: INTRODUCTION AND STATE-OF-THE-ART 22 1.1 Geosynthetic for geoengineering projects (overview) 22 1.2 Pull-out tests (overview) 29 CHAPTER 2: “LINER” CONCEPT AND NUMERICAL SIMULATIONS OF UNIAXIAL PULL-OUT TESTS 39 2.1 Introduction 39 2.2 Numerical calculations 39 2.2.1 General considerations 39 2.2.2 Concept of the 'liner' element 40 2.2.3 'Geogrid' versus 'liner' element 41 2.2.4 Verification of ‘liner’ element 42 2.2.5 Conclusions 58 CHAPTER 3: BIAXIAL LOADING OF “LINER” MODEL 61 3.1 Introduction 61 3.2 Model set-up 61 3.3 Results of biaxial pull-out test simulation 63 3.4 Summary and Conclusions 71 CHAPTER 4: PARAMETER STUDY OF EMBEDDED GEOMEMBRANE 74 4.1 Introduction 74 4.2 Model set-up 74 4.3 Results 77 4.3.1 Influence of interface stiffness 80 4.3.2 Influence of interface friction 87 4.4 Conclusions 93 CHAPTER 5: CONSTITUTIVE MODEL FOR SALT DUMP 95 5.1 Introduction 95 5.1.1 Overview of constitutive models for rock salt 97 5.1.2 Overview of constitutive models for crushed salt 104 5.2 ‘Femesalz’ constitutive model for crushed salt 106 5.2.1 Introduction 106 5.2.2 Compaction test 111 5.2.3 Triaxial test and realistic waste dump simulation 114 5.2.4 Numerical salt dump simulations 115 5.3 Summary 122 CHAPTER 6: SIMULATIONS CONSIDERING TOPOGRAPHY OF UNDERLYING MATERIAL 123 6.1 Introduction 123 6.2 Model set-up 123 6.3 Model parameters and calculation sequence 131 6.4 Calculation results 132 6.5 Discussion of results and conclusions 139 CHAPTER 7: CONCLUSIONS 141 REFERENCE 14

Phosgenfreie Synthese von Isocyanaten unter Verwendung von CO2 und N-silylierten Aminen

Isocyanate sind wichtige Zwischenstufen bei der Herstellung zahlreicher Alltagsprodukte, von Matratzen über Lacke und Beschichtungen bis hin zu Kosmetika. Die industrielle Herstellung erfolgt mit Hilfe des reaktiven und giftigen Gases Phosgen. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wird ein vierstufiger Prozess zur phosgenfreien Synthese von Isocyanaten untersucht. Ausgehend von Aminen werden N-Silylamine erzeugt, die im Anschluss mit CO2 zur Reaktion gebracht werden. Dabei bilden sich O-Silylcarbamate, die bereits die NCO-Einheit der Isocyanate tragen. Durch eine N-Silylierung werden N,O-Bis(silyl)carbamate gebildet. Die Stoffklassen der silylierten Carbamate werden durch diese Dissertation um mehrere, bislang unbekannte Vertreter erweitert. Die anschließende thermische Zersetzung liefert erfolgreich die gewünschten Isocyanate. Als Spaltprodukt bildet sich das ungiftige, inerte Hexamethyldisiloxan. Mit diesem patentierten Verfahren gelingt es, CO2 als Kohlenstoff- und Sauerstoffquelle in industriell wichtige Monoisocyanate zu überführen. Die Anwendung auf Diisocyanate wird beleuchtet und erzeugt Potenzial für fortführende Arbeiten

Regionale Betrachtungen und Paläomilieu-Rekonstruktion der Sedimentablagerungen des Senftenberger Elbelaufes

Ein durch den Lausitzer Braunkohlentagebau Welzow-Süd erschlossener, etwa 250 x 800 m ausgedehnter Aufschluss in den Sedimenten des sogenannten Senftenberger Elbelaufes bzw. der obermiozänen Rauno-Formation bot Anlass für umfangreiche Geländedokumentationen und eine Neubetrachtung der Thematik dieser Elbeablagerungen. Anhand verschiedener sedimentologischer und chemisch-mineralogischer Dokumentationen und Analyseverfahren wurden sowohl dieser Aufschluss als auch acht weitere Lokalitäten untersucht. Im Fokus der Auswertung standen zum einen eine detaillierte Milieu- und Geneseinterpretation der fluviatilen Sedimente im Tagebau Welzow-Süd, zum anderen die Frage nach der stratigraphischen Korrelation der durch quartäre Erosion isolierten Aufschlüsse. Das Ergebnis zeigt, dass die Senftenberger Elbe mit der Hebung des Oberlausitz-Plateaus als verflochtener Fluss vom späteren Elbtal aus durch die Lausitz Richtung Paläo-Nordsee strömte. Eine räumlich-zeitliche Korrelation der einzelnen Aufschlüsse und eine konkrete Flussverlaufsrekonstruktion sind nicht möglich. Auch die bisher etablierte Unterteilung der Senftenberger Elbe in drei zeitliche Abschnitte ist nicht belastbar. Es ist von einer variablen Flussverlaufsentwicklung mit zuströmenden Nebenflüssen auszugehen. Die biostratigraphischen Arbeiten verschiedener Autoren belegen ein obermiozänes bis pliozänes Alter.:Zusammenfassung Abstract Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Anlagenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 2 Methodik 2.1 Geländeuntersuchungen 2.2 Laboruntersuchungen 2.3 Untersuchungen an Konkretionen 3 Regionale Geologie 4 Stand der Wissenschaft 5 Ergebnisse 5.1 Tagebau Auerhahn 5.2 Ehemalige Kiesgrube bei Brauna 5.3 Tagebau Cunnersdorf 5.4 Tagebau Laußnitz I 5.5 Tagebau bei Lauta 5.6 Tagebau Nochten 5.7 Tagebau Sallgast 5.8 Tagebau Welzow-Süd 5.9 Tagebau Wiesa 5.10 Korngrößenparameter 5.11 Kornform 5.12 Modalbestand der Gerölle 6,3 - 10 mm 5.13 Hellglimmer 5.14 Schwerminerale 5.15 Paläoströmung 6 Interpretation und Diskussion 7 Zusammenfassung und Ausblick 8 Danksagung 9 LiteraturverzeichnisThe lignite opencast mine Welzow-Süd, Lusatia, provided an excellent outcrop of the fluvial sediments of the so-called Senftenberger Elbelauf (Rauno Formation, Upper Miocene) with a dimension of 250 to 800 m, that delivered new insights into the history of this former river. This location and additionally eight further outcrops were investigated using different sedimentological and chemical-mineralogical analyses. A detailed interpretation of the environment and genesis of the fluvial sediments in Welzow-Süd is given and the results for all investigated outcrops are related. After the uplift of the Upper Lusatian Plateau, the Senftenberger Elbe developed to a braided river, that ran through the Lusatian region towards the paleo North Sea. A precise reconstruction of the river channels way is not possible. A reliable spatiotemporal correlation of the single outcrops can’t be given. Furthermore, the so far established division of this river into three parts of different ages must be rejected. A complex river system with feeder channels and variable flow pattern is more probable. The biostratigraphic results of different authors prove an Upper Miocene to Pliocene age.:Zusammenfassung Abstract Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Anlagenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 2 Methodik 2.1 Geländeuntersuchungen 2.2 Laboruntersuchungen 2.3 Untersuchungen an Konkretionen 3 Regionale Geologie 4 Stand der Wissenschaft 5 Ergebnisse 5.1 Tagebau Auerhahn 5.2 Ehemalige Kiesgrube bei Brauna 5.3 Tagebau Cunnersdorf 5.4 Tagebau Laußnitz I 5.5 Tagebau bei Lauta 5.6 Tagebau Nochten 5.7 Tagebau Sallgast 5.8 Tagebau Welzow-Süd 5.9 Tagebau Wiesa 5.10 Korngrößenparameter 5.11 Kornform 5.12 Modalbestand der Gerölle 6,3 - 10 mm 5.13 Hellglimmer 5.14 Schwerminerale 5.15 Paläoströmung 6 Interpretation und Diskussion 7 Zusammenfassung und Ausblick 8 Danksagung 9 Literaturverzeichni

Influence of Gas Density and Plug Diameter on Plume Characteristics by Ladle Stirring

The paper presents new results concerning the influence of the gas density and porous plug diameter on the nature of liquid steel stirring with an inert gas in the ladle. The tests were carried out on a cold model of a 30t ladle using particle image velocimetry (PIV) with a high-speed camera to analyse the plume zone formed during the supply of argon and helium as a stirring gas. The similarity criteria for the investigation of stirring processes in cold model in the past were discussed and compared. The modified Morton number was used in this paper to relate the gas flow rate in the model with real objects. The presented results constitute complete documentation of the influence of the plug diameter and gas density on the size of formed gas bubbles and the velocity of gas bubbles rising in different zones of the plume, plume, and spout geometry, including the expansion angle, spout height, open eye area, and gas hold-up

Experimental study of surfactant-aided enhanced oil recovery in carbonate rock

The application of surfactants and polymers in carbonate reservoirs has a high potential with emerging technology of the manufacture of these chemicals. Tertiary or enhanced oil recovery with chemicals (CEOR) will become more relevant with decreasing new exploration of oil deposits and high remaining oil saturations in huge carbonate oil reservoirs. However, in several oil deposits, high reservoir brine salinity and moderate to high reservoir temperature are encountered. Under such conditions, many chemicals will be insoluble or degrade fast. A selection of commercial and research surfactants and polymers has been investigated for their application under brine salinity of up to 18 percent by weight with significant hardness and a moderate reservoir temperature of 70 °C. Chemical systems were tested towards outcrop limestone rock samples and calcite platelets in combination with a crude oil, which was modified by different organic acids regarding its wetting potential. Wettability alteration from preferentially oil-wet core plugs was pursued with ethoxylated tertiary amines and quaternary ammonium compounds. The main mechanism of wettability alteration towards more water-wet was proposed as extraction of carboxylate anions from the oil phase and the solid samples into aqueous micelles. Thus, high surfactant concentrations would result in improved recovery. From screening of different surfactant combinations in tertiary core flooding, one promising system of an alkyl ether sulfate and hexadecyltrimethylammonium combined with a terpolymer (TP) from acrylic acid, ATBS and NVP is proposed for the examined conditions. Low to moderate adsorption of the single surfactants and their combination as well as a favorable, stabilized phase behavior when combined with the polymer emphasize the applicability of the system. However, long term stability can be an issue with respect to the sulfate surfactant degradation at 70 °C. Analysis of mixed ionic surfactant systems after adsorption testing has been successfully pursued with a combined TC/TNb-determination