Strömungsmechanik und numerische Modelle für Strömungen in Binnen- und Küstengewässern

Strömungsmechanik und numerische Modelle für Strömungen in Binnen- und Küstengewässern

Ästuar der Weser

Längsschnitt der Salzgehaltskonzentrationen in der Weser
Längsschnitt der Salzgehaltskonzentrationen in der Weser

Simulation von Strömung, Salzgehalt und Dichteschichtung im stark tidebeeinflussten Ästuar der Weser. Die Dynamik ist weiterhin Gegenstand von aufwändigen Messkampagnen. Die mathematischen Modellansätze für Turbulenzdämpfung und Viskosität erfordern weitere Verbesserungen. Das feine kohäsive Material des Ästuars bildet zeitweilig gelartige „Fluid Mud“ Schichten an der Sohle, deren Verhalten wesentlich für die Schiffbarkeit sowie für das Verhalten von Baggermaterial ist. In diesem Bereich sind Fortschritte gemacht worden, an denen u.a. das FG Wasserbau der TU-Darmstadt durch Projekte beteiligt war.

Morphodynamik der Fließgewässer

Simulierte Tiefenverteilung einer S-Kurve (Bachelor-Thesis F. Ubrig)
Simulierte Tiefenverteilung einer S-Kurve (Bachelor-Thesis F. Ubrig)

Strömungsverteilung, Stoff- und Sedimenthaushalt von Fließgewässern sind Grundlage für die Planung und Bewertung der ökologischen Wertigkeit. Am Fachgebiet stehen zwei- und dreidimensionale Simulationsmodelle auf unstrukturierten Netzen zur Verfügung, die eine Schätzung der genannten Größem ermöglichen.

Tiefengemittelte Large Eddy Simulation

Tiefengemittelte große Wirbel wirbelauflösende Simulation der Strömung an Buhnenfeldern.
Tiefengemittelte große Wirbel wirbelauflösende Simulation der Strömung an Buhnenfeldern.

Durch sehr hohe Auflösungen der Simulationsmodelle werden grundlegende Instabilitäten, wie z.B. die Kelvin-Helmholtz-Instabilität durch das Modell abgebildet. Im Falle von zweidimensionaler tiefengemittelter Simulation spricht man von depth-averaged (DA) simulation. Mit dieser Methode können die Strömungen an Buhnenfeldern simuliert werden.