Regenerative Energie
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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