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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 Berechnungsnetz stellt eine Besonderheit der Software dar. Dadurch ergeben sich zusätzliche Frei¬heiten, wie die Implementierung von bewegten Objekten oder die vereinfachte Variationsuntersuchung 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.

Für die Bearbeitung von wasserbaulichen Fragestellungen werden neben dem klas­sischen skalierten Modellversuch im La­bor vermehrt numerische Modelle heran­gezogen. Mit dem Einsatz der Numerik können Bandbreite, Flexibilität und Aus­sagekraft der möglichen Untersuchungen deutlich ausgeweitet werden. Anwen­dungsbeispiele numerischer Modelle rei­chen von großräumigen Geschiebebetrachtungen bis hin zur rein hydraulischen Optimierung einzelner Anlagenteile für die Wasserkraftnutzung. Die Errichtung eines physikali­schen Modells ist in zeitlicher und finan­zieller Hinsicht sehr aufwändig. Aus die­sem Grund werden bei großen Modellver­suchen vermehrt hybride Modellkonzepte gewählt. Durch die Kombination von physikalischem Modellversuch und numerischen Methoden können die Vor­teile beider Modellansätze genutzt wer­den. In der Folge wird der zumeist perso­nal-und kostenintensivere Laborversuch konzentriert in jenen Bereichen einge­setzt, in denen dieses Werkzeug optimale Ergebnisse liefern und nicht ersetzt wer­den kann.

Im wasserbaulichen Ingenieurbereich gehören 1-D-und auch 2-D-numerische Verfahren zu den Standardwerkzeugen. Die 3-D-Numerik ist (noch) eher an den Universitäten angesiedelt, doch der Bedarf an solchen Untersuchungen nimmt in der Praxis deutlich zu. Die Möglichkeit, im frühen Planungsstadium mit verhältnis­mäßig geringem Mehraufwand das ge­wählte Design zumindest grob überprüfen zu können, ist dabei besonders von Vorteil. Um die Akzeptanz dieser Methoden noch weiter zu verbessern, werden im Zuge von Forschungsprojekten laufend Validie­rungsuntersuchungen durchgeführt und die Ergebnisse veröffentlicht. Zusätzlich gilt es, ei­ne fundierte Qualitätssicherung zu veran­kern und die gewonnenen Erfahrungen aus der universitären Praxis mit anderen Anwendern und Auftraggebern zu teilen. Anhand des Beispiels der 3-D-numeri­schen Strömungssimulationssoftware FLOW-3D werden nachfolgend die Be­sonderheiten sowie die Vor-und Nachtei­le dieses Softwareproduktes aufgezeigt. Zusätzlich wird ein Überblick über die an der Universität gesammelten Erfahrungen im Hinblick auf die Qualitätssicherung der Modellierung präsentiert. Ohne An­spruch auf Vollständigkeit sollen Anre­gungen für einen bestmöglichen Einsatz der Software vermittelt werden. Teilweise sind die beschriebenen Punkte abhängig von der verwendeten Version, da die Soft­ware laufend weiterentwickelt wird.

Copyright:	© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle:	Wasserwirtschaft 03/2014 (März 2014)
Seiten:	6
Preis:	€ 10,90
Autor:	Dipl.-Ing. Dr. Roman Gabl Dr. Bernhard Gems Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Markus Aufleger Dr. Giovanni De Cesare
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