Anregungen zur Qualitätssicherung in der 3-D-numerischen Modellierung mit FLOW-3D
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WASSERBAU
Roman Gabl, Bernhard Gems, Giovanni De Cesare und Markus Aufleger
Anregungen zur Qualitätssicherung
in der 3-D-numerischen Modellierung
mit FLOW-3D
FLOW-3D ist eine leistungsfähige 3-D-numerische Strömungssimulationssoftware für Frei-
spiegelabflüsse. Das strukturierte und entlang der Koordinatenachsen ausgerichtete Berech-
nungsnetz stellt eine Besonderheit der Software dar. Dadurch ergeben sich zusätzliche Frei-
heiten, wie die Implementierung von bewegten Objekten oder die vereinfachte Variations-
untersuchung von Einbauten. Im Hinblick auf die Qualitätssicherung muss die Adaptierung
der Geometrie an das Berechnungsnetz im Detail kontrolliert werden. Dies und weitere
Modellierungsaspekte werden in diesem Beitrag behandelt.
1 Einleitung an solchen Untersuchungen nimmt in der nungsgitter (Finite Differenzen) und dem
Praxis deutlich zu [6]. Die Möglichkeit, im Volume-of-Fluid-Verfahren (VOF-Ver
1.1 Motivation frühen Planungsstadium mit verhältnis fahren) eine breite Palette an Simulations
Für die Bearbeitung von wasserbaulichen mäßig geringem Mehraufwand das ge möglichkeiten [14]. Seit Jahren wird auch
Fragestellungen werden neben dem klas wählte Design zumindest grob überprüfen an der Universität Innsbruck und der
sischen skalierten Modellversuch im La zu können, ist dabei besonders von Vorteil. EPFL Lausanne die Software in Lehre und
bor vermehrt numerische Modelle heran Um die Akzeptanz dieser Methoden noch Forschung eingesetzt. Durch die Stärken
gezogen. Mit dem Einsatz der Numerik weiter zu verbessern, werden im Zuge von bei der Simulation von freien (Wasser-)
können Bandbreite, Flexibilität und Aus Forschungsprojekten laufend Validie Oberflächen (TruVOF-Technik [7]) ist
sagekraft der möglichen Untersuchungen rungsuntersuchungen durchgeführt und FLOW-3D für wasserbauliche Anwen
deutlich ausgeweitet werden. Anwen die Ergebnisse veröffentlicht [1], [3], [4], dungen sehr gut geeignet. Für die Model
dungsbeispiele numerischer Modelle rei [9], [11], [15], [16], [17]. Zusätzlich gilt es, ei lierung von reinen Rohrströmungen lie
chen von großräumigen Geschiebe ne fundierte Qualitätssicherung zu veran fern alternative Softwarelösungen, wie
betrachtungen [12], [13] bis hin zur rein kern und die gewonnenen Erfahrungen zum Beispiel ANSYS-CFX, stabilere und
hydr aulischen Optimierung einzelner aus der universitären Praxis mit anderen bessere Ergebnisse [4], [9], [15]. Dies lässt
Anlagenteile für die Wasserkraftnutzung Anwendern und Auftraggebern zu teilen. sich zum einen durch die Beschränkung
[9], [15]. Die Errichtung eines physikali Anhand des Beispiels der 3-D-numeri in der Gittererstellung begründen, und
schen Modells ist in zeitlicher und finan schen Strömungssimulationssoftware zum anderen neigt der Solver von FLOW-
zieller Hinsicht sehr aufwändig. Aus die FLOW-3D [7] werden nachfolgend die Be 3D ohne eine freie Oberfläche zu unphy
sem Grund werden bei großen Modellver sonderheiten sowie die Vor- und Nachtei sikalischen Druckschwankungen. Eine
suchen vermehrt hybride Modellkonzepte le dieses Softwareproduktes aufgezeigt. weitere Schwäche der Software FLOW-3D
gewählt [2], [10]. Durch die Kombination Zusätzlich wird ein Überblick über die an stellt das relativ umständliche Post-Pro
von physikalischem Modellversuch und der Universität gesammelten Erfahrungen cessing dar. Da aber eine umfassende
numerischen Methoden können die Vor im Hinblick auf die Qualitätssicherung Überarbeitung der Ergebnisauswertung
teile beider Modellansätze genutzt wer der Modellierung präsentiert. Ohne An vom Hersteller angekündigt ist (Stand
den. In der Folge wird der zumeist perso spruch auf Vollständigkeit sollen Anre Mitte 2013), wird auf diesen Punkt nicht
nal- und kostenintensivere Laborversuch gungen für einen bestmöglichen Einsatz gesondert eingegangen.
konzentriert in jenen Bereichen einge der Software vermittelt werden. Teilweise Das Hauptaugenmerk des Beitrages
setzt, in denen dieses Werkzeug optimale sind die beschriebenen Punkte abhängig liegt auf der Besonderheit der Software
Ergebnisse liefern und nicht ersetzt wer von der verwendeten Version, da die Soft FLOW-3D, die sich aus dem strukturier
den kann. ware laufend weiterentwickelt wird. ten Berechnungsnetz ergibt. Die impor
Im wasserbaulichen Ingenieurbereich tierte Geometrie wird automatisiert in der
gehören 1-D- und auch 2-D-numerische 1.2 FLOW-3D Software an das Netz angepasst. Die Simu
Verfahren zu den Standardwerkzeugen. Die kommerzielle 3-D-numerische Strö lation erfolgt mit der Berechnungsgeome
Die 3-D-Numerik ist (noch) eher an den mungssimulation FLOW-3D bietet basie trie, die sich doch deutlich von der ur
Universitäten angesiedelt, doch der Bedarf rend auf einem strukturierten Berech sprünglich importierten Geometrie unter
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scheiden kann. Bei den meisten anderen Beispielhaft für eine zu untersuchende dert, dass der Stein als einzelner Punkt ins
3-D-numerischen Software-Produkten Geometrie und die Relevanz adäquater Oberflächenmodell eingeht und letztlich
wird hingegen das Netz an die Geometrie Vermessungsdaten wird eine bestehende im Zuge der Netzgenerierung nicht abge
angepasst (Bild 1). Die Qualitätssicherung Pegelmessstelle mit einer Schwelle unmit bildet wird. Ein gewisses Maß an Nach
nach den allgemein gültigen Best-Practice- telbar unterstrom des Messquerschnittes modellierung ist hier aber kaum zu umge
Richtlinien für numerische Berechnungen herangezogen. Für das Bauwerk selbst hen.
[5] muss somit für die Anwendung von existieren entsprechende Pläne, die aus Werden Bauwerke anhand von Plänen
FLOW-3D um spezifische Punkte ergänzt der Planungsphase stammen. Die Schwel in das Modell integriert, ist neben der La
werden. Diese Aspekte werden detailliert le hat einen deutlichen Einfluss auf die gerichtigkeit auch darauf zu achten, dass
beschrieben und mit einen Überblick über Schlüsselkurve des Pegels. Zusätzlich ist bei zwei oder mehr erstellten Volumen
die Berechnungspraxis ergänzt. Ziel des aber auch eine Beeinflussung der Pegel körpern eine deutliche Überlappung ein
Beitrages ist es, die in den letzten Jahren messung durch die Lage der Sohle im geplant wird. Dadurch können Probleme
entwickelte und praktizierte Qualitätssi ober- und unterwasserseitigen Bereich vermieden werden, die durch die nachfol
cherung für FLOW-3D zusammenzufas nicht außer Acht zu lassen [19]. Im besten gend noch beschriebene Erstellung der Be
sen und anderen Nutzern zur Verfügung Fall hat sich ein natürliches Gleichgewicht rechnungsgeometrie entstehen können.
zu stellen. eingestellt und die Sohle ist (relativ) stabil. FLOW-3D bietet generell drei Möglich
Eine gewisse Unsicherheit bei der Extra keiten der Geometrieverarbeitung: (a)
polation der Schlüsselkurve bleibt aber Modellierung mit Hilfe einfacher Volu
2
Geometrie des immer erhalten, da insbesondere im menkörper, (b) Import von Geländedaten
Berechnungsgebietes Hochwasserfall diese Bereiche von Auf als Punkte und (c) stl-Dateien. Für Son
landung und Erosion betroffen sind. derfälle können die beiden erstgenannten
2.1 Erstellung und Export Eine vermessungstechnische Aufnah Varianten Vorteile mit sich bringen, doch
Am Beginn einer Bearbeitung steht die Er me des Anströmungs- und Abströmungs wird im Regelfall wohl der Weg über ein
stellung des 3-D-Modelles. Eine umfas bereiches ist in den meisten Fällen unum CAD-Programm und damit über die Ver
sende Qualitätssicherung setzt bereits bei gänglich. Wünschenswert ist dabei eine wendung von stl-Dateien gewählt werden.
der Beschaffung und Bewertung der Roh flächige Aufnahme der Sohle und der Ufer. Dabei handelt es sich um ein Dateiformat,
daten an. Diese können bei einer beste Eine solche flächige Aufnahme der Sohle welches Oberflächen als Dreiecksflächen
henden Geometrie von wenigen Punkten wird in Zukunft mit Hilfe des grünen La beschreibt. Die im Bauwesen weit verbrei
über (Bestands-) Pläne bis hin zu hochauf sers, der auch in Wasser bis zu einer gewis tete Software AutoCAD ermöglicht den
gelösten dreidimensionalen Laserscans sen Trübung und Tiefe eindringen kann Export der stl-Dateien. Die damit verbun
reichen. Bei Neuplanungen stehen zumin [21], möglich sein. Dies bringt eine deutli dene Linearisierung von komplexen ge
dest digitale 2-D-Pläne und vermehrt che Vereinfachung der Vermessung und krümmten Geometrieteilen ist nur grob
auch 3-D-Modelle zur Verfügung. Die Da Erhöhung der Datendichte. Zudem stellt es durch die Einstellung der Variablen
tendichte sollte möglichst in einem ange eine kostengünstige Alternative für ein FACETRES möglich. Im Gegensatz dazu
messenen Verhältnis zur Gitterauflösung kontinuierliches Monitoring der Gewäs bietet die Software Rhinoceros [8] eine ge
des Berechnungsnetzes stehen. sersohle vor und nach dem Pegel dar. naue Einstellmöglichkeit der maximal zu
Trockene Bereiche können mit den lässigen Abweichung zwischen dem ur
modernen motorisierten Theodoliten sprünglichen Modell und der exportierten
halbautomatisiert relativ einfach aufge Datei. Im Hinblick auf die umfassenden
nommen werden. Je nach Gewässertyp Möglichkeiten bei der 3-D-Modellierung
kann die terrestrische Aufnahme der be ist Rhinoceros auch für die Erstellung des
netzten Sohle mit deutlich unterschiedli Berechnungsgebietes zu empfehlen.
chem Aufwand verbunden sein. Aus der
Erfahrung kann als Richtwert für eine ad 2.2 FAVOR
äquate Abbildung der Gerinnestruktur Eine Besonderheit von FLOW-3D ist, dass
circa ein Punkt pro Quadratmeter inklu das Berechnungsnetz aus kartesischen
sive einer Verdichtung bei starken Verän Gitterzellen besteht. Die Verwendung ei
derungen als Richtwert angegeben wer nes Rechengitters in Zylinderkoordinaten
den. Sehr hilfreich ist es, wenn im Vorfeld ist ebenfalls möglich. Krummlinige Be
das direkte Gespräch mit dem Messtrupp randungen der Geometrie werden durch
gesucht wird und die Anforderungen der das Blockieren (ganz oder teilweise) von
Modellierung besprochen werden. Zum Gitterzellen abgebildet. Dieses Vorgehen
Beispiel ist es zielführend, dass von der erleichtert dabei einerseits die Netzerstel
reinen Profilaufnahme abgegangen wird. lung und beschleunigt andererseits den
Zusätzlich sollten große Steine im Bett numerischen Lösungsprozess. Außerdem
nicht nur an deren höchsten Erhebung ge können dadurch bewegte Objekte [11]
messen werden, sondern deren Umrisse oder zusätzliche Einbauten für Untersu
mit mehreren Punkten aufgenommen chungen von Varianten sehr einfach inte
werden. Dies vereinfacht die automatisier griert werden, ohne dass jeweils das Be
Bild 1: Prozesskette der Modellerstellung te Oberflächengenerierung und verhin rechnungsnetz grundlegend angepasst
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der Anzeige werden im Bearbeitungsord
ner auch entsprechende stl-Dateien expor
tiert (isofavor0000.stl und isofluid0000.stl
für die Vorfüllung), die eine externe Kon
trolle dieser Anpassung ermöglichen. Im
Gegensatz zu AutoCAD kann Rhinoceros
diese Datei wieder importieren, wodurch
ein direkter Vergleich mit der ursprüngli
chen Geometrie und der Berechnungsgeo
metrie möglich wird (Bild 2). Dies erleich
tert das Auffinden von fehlenden Geome
trieteilen und Fehlstellen. Probleme
können zum Beispiel auftreten, wenn an
einander anschließende Bauteile nicht
Bild 2: Geschnittene Berechnungsgeometrie nach Reimport in Rhinoceros überlappen oder Kanten in einer Zelle lie
gen. Der Algorithmus von FLOW-3D bil
werden muss. Der Nachteil dieses Verfah bei der Erzeugung der Berechnungsgeo det unter gewissen Umständen kleine
rens ist, dass die reale Geometrie nicht ge metrie, nämlich die Qualität der Diskreti Hohlräume, die im Zuge der Berechnung
nau abgebildet wird, sondern in Abhän sierung, d. h. der Annäherung der realen zu Problemen führen können (Bild 2). Zu
gigkeit von der Gitterauflösung besser Geometrie durch ganz oder teilweise blo sätzlich sollte besonderes Augenmerk auf
oder schlechter angenähert wird (inner ckierte Quader, zu beachten. Bauteile gerichtet werden, bei denen die
halb einer Zelle gibt es nur einen linearen Die diskretisierte Geometrie ist als Höhenlage für die Berechnung entschei
Verlauf der Geometrie, zweidimensional Vorschau in der Software selbst ersicht dend ist. So könnte es bei der Pegelmess
entspricht das Verfahren der stückweisen lich. Typischerweise kommt es zu Ausrun stelle (siehe oben) zu deutlichen Abwei
linearen Approximation einer Kurve). Da dungen von Kanten und Abtreppungen chungen bei der Schwelle kommen. Im
mit ist neben der Messung, Modellierung von Flächen, die nicht entlang von Koor schlechtesten Fall wird die Schwelle nur in
und dem Export noch ein vierter Aspekt dinatenebenen ausgerichtet sind. Im Zuge der Achse terrestrisch aufgenommen und
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nicht gesondert modelliert. Die automati
sche Vernetzung erzeugt eine scharfe
Kante und bei einem ungünstigen Netz
(Knoten des Berechnungsgitters liegen
nicht auf der Kante der Schwelle) sind je
nach Auflösung des Berechnungsnetzes
Abweichungen im Dezimeterbereich
möglich. Es ist somit immer sinnvoll, die
diskretisierte Geometrie während der
Netzerstellung schon auf Vollständigkeit
und Plausibilität zu überprüfen. Damit
kann kontrolliert werden, ob feingliedri
gerere Bauteile, wie Rechenstäbe, Drosseln
oder vergleichbare Bauteile, generell von
dem gewählten Berechnungsgitter aufge
löst werden können.
Eine wirkliche genaue Kontrolle ist nur
sehr lokal und erst mit Hilfe von 2-D-
Schnitten in der Auswertung möglich. Bild 3: Ergänzte Vorschau der diskretisierten Geometrie in FLOW-3D [10]
Dabei müssen die Grenzen der Anzeige
schrittweise so verengt werden, dass die natenachsen ausrichtet. Bei konstantem werden. Alternativ könnte man das Re
entsprechende Kante im Detail ersichtlich Gefälle erhält man ein besseres Rechengit chengebiet am oberen Rand mit einer
ist. Durch den visuellen Vergleich mit der ter, wenn man die Geometrie waagrecht Druckrandbedingung öffnen und damit
Skala kann die tatsächliche Höhenlage be ausrichtet und das Gefälle durch einen der das Wasser bei zeitweisem Erreichen die
stimmt werden. Laut Auskunft des Soft Neigung entsprechenden Schwerkraftvek ses Pegels ausströmen lassen. Um alle phy
waresupports gibt es keinen einfacheren tor modelliert. Durch die Aneinanderrei sikalischen Strömungsprozesse korrekt
Weg, um die tatsächliche Geometrie zu hung von mehreren Gitterblöcken (linked darstellen zu können, ist eine Mindestan
kontrollieren, die für die Berechnung he Multi-Block-Meshes) können auch kom zahl an durchströmten Zellen zwischen
rangezogen wird. Die Möglichkeit einer plexe Formen gut aufgelöst werden. Dabei Wasseroberfläche und Wand erforderlich.
leichter handhabbaren Überprüfung so ist aber zu beachten, dass es zu Rundungs Zum Beispiel sollte bei einem überström
wie der Integration einer flächigen Kont fehlern an den Blockübergängen kommen ten rundkronigen Wehr die untersuchte
rolle mit voller Genauigkeit ist derzeit ei kann. Um diese möglichst gering zu hal Wasserhöhe nicht kleiner als die Höhe von
nes der wesentlichen Anliegen der An ten, sollten eher weniger Gitterblöcke ver fünf Zellen sein [18]. Ist der Abstand ge
wender an den Softwarehersteller. wendet werden. Zusätzlich sollte darauf ringer, besteht die Gefahr, dass die An
Die Verwendung eines feineren Rende geachtet werden, dass die Knoten bei nahmen der Grenzschicht die Strömung
ring-Mesh, welches nur die optische Dar Übergängen jeweils lagemäßig überein verfälschen. Zusätzlich können nicht be
stellung der Geometrie verbessert, wird stimmen. Eine Halbierung der Abstände netzte oder durchströmte Bereiche durch
dabei als nicht sinnvoll erachtet. Werden zwischen den Knoten (Zellgrößenverhält Geometrieelemente aufgefüllt werden.
die ursprünglichen stl-Dateien im Post- nis) ist bei Wechseln der Auflösung zu be Diese Bereiche werden in der Berechnung
Processing anstatt der tatsächlichen Be vorzugen. Dies gilt auch, wenn Blöcke in ausgeblendet. Im Lauf des Pre-Processings
rechnungsgeometrie eingeblendet, ist es einen anderen Block eingefügt werden werden die Anzahl der aktiven Zellen und
unumgänglich, dies auch entsprechend zu (nested Multi-Block-Meshes, Bild 3). Da die Gesamtzahl der Zellen ausgegeben.
dokumentieren und darauf hinzuweisen. durch kann lokal das Berechnungsnetz Für die Berechnung sind nur die aktiven
verfeinert werden. Zellen entscheidend, doch werden alle
Die Erfahrung hat gezeigt, dass das Zellen in der Lösungsdatei abgespeichert.
3 Netzerstellung Anschlagen von Wasser an die obere Dies führt sehr schnell zu großen Ergeb
Grenze des Gitterblocks meist zu gravie nisdateien, die aber durch Komprimieren
Das Berechnungsgitter besteht aus einem renden Berechnungsfehlern führt. Ent (rar-Datei) relativ einfach um den Faktor
oder mehreren quaderförmigen Gitterblö sprechend sollte der Abstand vom erwar 10 bis 100 reduziert werden können.
cken mit einem strukturierten Gitter aus teten Wasserspiegel im Berechnungsgebiet Es bestehen verschiedene Möglichkei
kartesischen Zellen. Eine bestmögliche bis hin zur oberen horizontalen Grenze ten zur Spezifikation des Rechengitters.
Diskretisierung der Geometrie erreicht der Gitterblöcke an jeder Stelle im Berech Nach der Erfahrung der Autoren erzielt
man, wenn man diese entlang der Koordi nungsgebiet ausreichend groß gewählt man die besten Ergebnisse, wenn man die
Anzeigenschluss
für Heft 04 / 2014 ist der 12. 03. 2014 | für Heft 05 / 2014 ist der 02. 04. 2014
18 WasserWirtschaft 3 | 2014WASSERBAU
Anfangs- und Endkoordinaten der Blöcke unendlich großer Speicher mit einem fi hung kann durch die abgetreppte Struk
in den drei Raumrichtungen angibt sowie xen Wasserspiegel simuliert. Mittels Defi tur von ursprünglich glatten Flächen, die
die Anzahl der Gitterzellen in jeder Rich nition der Wasserspiegelhöhe im Bereich nicht entlang der Koordinatenebene aus
tung. Dabei ist zu beachten, dass die Zel der Sohle (aber noch innerhalb des Netzes) gerichtet sind, entstehen. Eine Verringe
len ein bestimmtes Längen-/Breitenver kann eine sehr stabile Ausflussrandbedin rung der Rauheit kann aus der Abrun
hältnis (aspect ratio) nicht überschreiten. gung modelliert werden. Kennt man an dung von Kanten und Spitzen oder aus der
Es ist sinnvoll, sich vom am höchsten auf einem Auslass weder den Wasserspiegel nicht vollständigen Abbildung der Soh
gelösten Bereich ausgehend nach außen zu noch den Abfluss, kann man eine Out lenstruktur bedingt durch die Gittergrö
arbeiten. flow-Randbedingung wählen. Diese sollte ße resultieren. Eine Kalibrierung basie
jedoch nur bei überkritischer Abströmung rend auf Messdaten ist somit grundsätz
gewählt werden, da es ansonsten zu einem lich obligatorisch. Sofern diese aufgrund
4 Randbedingungen unphysikalischen Einstau kommen kann. nicht vorhandener Messdaten nicht
Auf eine Kontrolle aller Flüsse über die durchführbar ist, kann im Sinne einer Pa
Die Definition von Randbedingungen ist in Ränder (Massenbilanz) sollte nicht ver rametervariation der Einfluss der gewähl
FLOW-3D nur an den Gitterblockgrenzen zichtet werden. ten Rauheit abgeschätzt werden.
möglich und auch notwendig. Da die Soft Ein großer Vorteil der Software FLOW-
ware prinzipiell instationär rechnet, ist die 3D ist, dass die Wasserspiegellage relativ
zeitliche Anpassung der Eingabegrößen 5
Weitere Aspekte der unabhängig von der gewählten Netzauf
mit Hilfe von Tabellen relativ einfach. Für Modellierung lösung ist. Dies wurde mehrfach getestet
wasserbauliche Fragestellungen wird meist und besonders bei größeren Wasserflä
nur die Definition von Wasserspiegellagen Die Definition von Startwasser im Berech chen konnte die Unabhängigkeit nachge
und Abflüssen benötigt. Beim Beispiel der nungsgebiet im Sinne einer Anfangsbe wiesen werden. Die Ergebnisse können
Bestimmung des Überfallbeiwertes [18], dingung kann entweder über die Eingabe jedoch erhebliche Unsicherheiten aufwei
[19] kann eine der beiden Varianten als von geometrischen Grenzen oder mit Hil sen, sobald der Lufteintrag nicht mehr zu
Oberwasserrandbedingung gewählt wer fe von gesonderten stl-Dateien erfolgen. vernachlässigen ist. FLOW-3D bietet zwar
den. Im einen Fall wird der Wasserspiegel Diese Vorfüllung kann die notwendige die Möglichkeit, auch ein zweites Fluid
und somit die Energielinie fixiert und der Berechnungszeit deutlich verkürzen, wo und die Interaktion zu berechnen, doch
Durchfluss ermittelt. Wird der Abfluss vor bei ein initiales Geschwindigkeitsfeld und besteht in diesem Bereich deutlicher For
gegeben, ergibt sich die Wasserspiegelhöhe. die Option des hydrostatischen Druckes schungsbedarf [20]. Weitere Untersuchun
Welche Randbedingung gewählt wird, dies noch zusätzlich verbessern können. gen sind auch bei dem nun zur Verfügung
kann in Abhängigkeit von der genauen Fra Die Verwendung von schon vorhandenen stehenden Sedimentmodell notwendig.
gestellung oder von der jeweiligen Genau Berechnungsergebnissen (Restart) ist Zwischenzeitlich konnten jedoch bereits
igkeit der gemessenen Kalibrierungsdaten nicht zwingend vorteilhaft. Zum einen gute Ergebnisse erzielt werden [3], [17].
entschieden werden. können Fehler in die neue Berechnung mit
Die Modellierung eines fixierten Ab aufgenommen werden und zum anderen Danksagung
flusses ist entweder direkt über eine Ab hat sich bei unterschiedlichen Modellen Für die gute und konstruktive Zusam
fluss- bzw. Q-Randbedingung oder durch gezeigt, dass die Restart-Berechnung nicht menarbeit richtet sich der Dank an die
die Definition der Geschwindigkeit und zwangsläufig schneller ist als eine Neube Herren Frieder Semler und Dr. Matthias
der durchströmten Querschnittsfläche am rechnung. Todte von Flow Science Deutschland
Modellrand realisierbar. Die Q-Bedin Die Verwendung von Durchflussebe GmbH.
gung weist Vorteile bei nicht klar definier nen (Baffles) und History-Points erleich
ten Rändern auf, wobei mehr Rechenzeit tert die Auswertung von einzelnen Ziel Autoren
benötigt wird, da jeweils zusätzlich ein In werten der Numerik. Diese Werte können Dr. Roman Gabl
tegral über die Einströmfläche gebildet unter anderem für den Nachweis eines sta Dr. Bernhard Gems
und intern die Geschwindigkeit angepasst tionären Berechnungszustandes herange Prof. Markus Aufleger
werden muss. Die Definition eines Quell zogen werden. Arbeitsbereich Wasserbau, Institut für Infrastruk-
blocks, d. h. die Vorgabe einer Einström Die Definition von Rauheiten ist im tur, Fakultät für Technische Wissenschaften
geschwindigkeit (vertikal) von unten Allgemeinen individuell für jede Geome Universität Innsbruck
Technikerstraße 13
durch eine definierte Einströmfläche, die triegruppe möglich, die wiederum aus 6020 Innsbruck, Österreich
am oberstromigen Modellrand des Be mehreren geladenen stl-Dateien bestehen roman.gabl@uibk.ac.at
rechnungsgebietes über einen eigens defi kann. Dabei ist zu beachten, dass es sich bernhard.gems@uibk.ac.at
nierten Gitterblock erfolgen kann, hat sich um eine Rauheit handelt, die die Strö markus.aufleger@uibk.ac.at
besonders bewährt. Das Wasser wird ent mung in den Randzellen beeinflusst. Un
sprechend vom Boden aus zugegeben, wo ter Umständen kann eine Verschiebung Dr. Giovanni De Cesare
durch sich der Wasserspiegel unabhängig des Berechnungsnetzes zu unterschiedlich École Polytechnique Fédérale de Lausanne,
vom Typ der Randbedingung einstellt großen Randzellen führen, was wiederum Laboratoire de Constructions Hydrauliques
(Bild 3). einen Einfluss auf die berechnete Rauheit (EPFL-ENAC-LCH)
Station 18
Wasserspiegellagen können mittels ei haben kann. Durch die Diskretisierung 1015 Lausanne, Schweiz
ner Druck-Randbedingung direkt angege der Geometrie wird die geometrische giovanni.decesare@epfl.ch
ben werden. Vereinfacht wird dabei ein Rauheit des Modells verändert. Eine Erhö
WasserWirtschaft 3 | 2014 19WASSERBAU
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Representation) method. The therewith connected characteristics and the during drawdown of Räterichsboden reser-
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Особеннос тью данного программного обеспечения яв ляетс я [20] Stamm, J.; Helbig, U.; Gierra, T.: Lufteintrag –
структурированная и ориентированная вдоль координатных осей Eine Herausforderung bei physikalischen und
расчетная сетка. Благодаря этому появляются дополнительные numerischen Modellierungen. In: WasserWirt-
возможности такие как внедрение динамичных объектов или упрощенный schaft 103 (2013), Nr. 5, S. 132-135.
[21] Steinbacher, F.; Pfennigbauer, M.; Ulrich, A.;
вариационный анализ соору жений. Для обеспечения качества
Aufleger, M.: Airborne Hydromapping – die
необходимо тщательно контролировать согласование геометрии и luftgestützte Kartierung von Flachwasser
расчетной сетки. Эти и другие аспекты моделирования рассматриваются bereichen. In: WasserWirtschaft 99 (2009),
в данной статье. Nr. 12, S. 10-14.
20 WasserWirtschaft 3 | 2014Sie können auch lesen
