Numerische Berechnungen der strömungsbedingten Kraft auf Tauchwände: Fid-Bau Portal

Numerische Berechnungen der strömungsbedingten Kraft auf Tauchwände

Habi, M. / Kranawettreiser, J.

In vielen Bereichen von Natur und Technik ist die numerische Simulation und die Vorhersage turbulenter Strömungsprozesse von großer Bedeutung. So muss z.B. die Strömungskraft auf Bauwerke in deren Bemessung berücksichtigt werden. Im Beitrag wird vorgestellt und aufgezeigt, inwieweit die Berechnung mit dem Programm FLOTRAN, das den freien Wasserspiegel nicht richtig definiert, die Strömung unter einer Tauchwand vorhersagen kann. Eind Schwerpunkt der Modellbeschreibung und Variationsrechnungen war dabei die Problematik der Behandlung der Randbedingungen im Fall der freien Wasseroberfläche. Es wurden drei verschiedene Varianten getestet. Als Ergebnis der Berechnungen kann zusammengefasst werden: (1) Die Ursache der auftretenden Abweichungen liegt in der Tatsache, dass die Randbedingungen des physikalischen Modells nicht getreu durch numerische Verfahren widergespiegelt werden. (2) In einer überarbeiteten FLOTRAN-Version wird es möglich sein, die Wasseroberfläche des Gerinnes als freie Oberfläche zu definieren und damit Strömungsberechnungen durchzuführen. (3) Bei zukünftigen Berechnungen mit dem Programm FLOTRAN sollte anstelle des Standard-k-Epsilon-Turbulenzmodells ein modifiziertes Modell durch Einführung einer Krümmungskorrektur eingesetzt werden, um eine bessere Übereinstimmung bezüglich der Turbulenzgrößen im Bereich kleiner Öffnungsverhältnisse zu erreichen. (4) Weitere Verbesserungen sind auch durch eine Modifikation von empirischen Parametern möglich.