Untersuchungen von Küstenschutzbauwerken mit dem ... - FZK
Untersuchungen von Küstenschutzbauwerken mit dem ... - FZK
Untersuchungen von Küstenschutzbauwerken mit dem ... - FZK
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
<strong>Untersuchungen</strong> <strong>von</strong><br />
<strong>Küstenschutzbauwerken</strong> <strong>mit</strong> <strong>dem</strong><br />
numerischen RANS-Modell<br />
COBRAS<br />
M. Kudella<br />
Forschungszentrum Küste, Hannover; http://www.fzk.uni-hannover.de<br />
H. Oumeraci<br />
7. <strong>FZK</strong> - Kolloquium<br />
Hannover, 26. März 2009<br />
Leichtweiß-Institut für Wasserbau, Abteilung Hydromechanik und<br />
Küsteningenieurwesen, TU Braunschweig; http://www.lwi.tu-bs.de
Einführung<br />
http://www.photos.eaglebase.co.uk/images/IOM/Peel-Prom-2.jpg<br />
COBRAS Anwendungsbeispiele Ausblick<br />
7. <strong>FZK</strong> - Kolloquium<br />
M. Kudella, 26. März 2009<br />
2
Inhalt<br />
Das numerische Modell<br />
Anwendungsbeispiele<br />
Ausblick<br />
COBRAS Anwendungsbeispiele Ausblick<br />
7. <strong>FZK</strong> - Kolloquium<br />
M. Kudella, 26. März 2009<br />
3
COBRAS – ein RANS-Modell<br />
Reynolds-Averaged Navier-Stokes<br />
Gleichungen (RANS)<br />
(Turbulente Strömung in der brechenden<br />
Welle)<br />
Nichtlineares k- Turbulenzmodell<br />
k: Turbulente kinetische Energie<br />
: Turbulente Dissipationsrate<br />
Regelmäßige Wellen<br />
COBRAS Anwendungsbeispiele Ausblick<br />
COBRAS (2D) (Liu et al. 1999)<br />
COBRAS-UC (2D) (Losada et al. 2008)<br />
Eigenschaften:<br />
- Finite-Differenzen Modell (FDM)<br />
- Variable Maschenweite (Rechteckraster)<br />
- Undurchlässige und poröse Objekte<br />
Forchheimer Gleichung<br />
Volume-Averaged / Reynolds-Averaged<br />
Navier-Stokes Gleichungen (VARANS)<br />
(Hsu et al. 2002)<br />
(Turbulente Strömung auch in porösen Medien)<br />
Volume-of-Fluid Methode (VOF)<br />
Regelmäßige Wellen<br />
und Wellenspektren<br />
Druckverlauf, turbulente kinetische Energie, Geschwindigkeit, VOF ( Wasseroberfläche)<br />
7. <strong>FZK</strong> - Kolloquium<br />
M. Kudella, 26. März 2009<br />
4
Caisson Wellenbrecher<br />
Sub-domain 1<br />
x = 0 to 97 m<br />
Sponge layer<br />
Sub-domain 2<br />
x = 97 to 137 m<br />
Cell x-size from 0.12 to 0.04 m<br />
Wellenfunktion<br />
COBRAS Anwendungsbeispiele Ausblick<br />
Sub-domain 3<br />
x = 137 to 193 m<br />
Cell x-size from 0.04 to 0.28 m<br />
Poröse seeseitige Berme und<br />
Schüttsteinfundament<br />
Caisson<br />
Undurchlässiger Meeresboden<br />
Undurchlässige<br />
Berme<br />
Parameter der Steinschüttung und der seeseitigen Berme:<br />
Kern<br />
Filter<br />
Decksch.<br />
D 50 [m]<br />
0.035<br />
0.050<br />
0.206<br />
n [-]<br />
0.4<br />
0.4<br />
0.5<br />
a [s/m]<br />
0.890<br />
0.030<br />
0.001<br />
b [s²/m²]<br />
22.9<br />
14.9<br />
2.0<br />
c [s²/m]<br />
0.26<br />
0.43<br />
0.30<br />
[s/m]<br />
190.1<br />
13.1<br />
20.8<br />
[s²/m²]<br />
0.84<br />
0.78<br />
1.01<br />
7. <strong>FZK</strong> - Kolloquium<br />
M. Kudella, 26. März 2009<br />
5
Caisson Wellenbrecher<br />
COBRAS Anwendungsbeispiele Ausblick<br />
Regelmäßige Wellen <strong>mit</strong> H=0.9m, T=6.5s, h s=1.6m<br />
7. <strong>FZK</strong> - Kolloquium<br />
M. Kudella, 26. März 2009<br />
6
Caisson Wellenbrecher<br />
F h [ kPa ]<br />
F v [ kPa ]<br />
F h [ kPa ]<br />
a ]<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
20<br />
120<br />
10<br />
80<br />
40<br />
0<br />
0<br />
-10<br />
120<br />
(a) Horizontale Wellenbelastung<br />
(pulsierend) COBRAS<br />
(b) Horizontale Wellenbelastung<br />
(Druckschlag)<br />
570 580 590<br />
COBRAS 80 Anwendungsbeispiele Ausblick<br />
Experiment<br />
COBRAS<br />
Zeit Time [ s [ ] s ]<br />
Experiment<br />
h s<br />
F h<br />
H=0.4m<br />
T=5.5s<br />
h s=1.6m<br />
H=0.9m<br />
T=6.5s<br />
h s=1.6m<br />
7. <strong>FZK</strong> - Kolloquium<br />
M. Kudella, 26. März 2009<br />
7
Flach geneigte Böschung<br />
Gemessener<br />
Wellenüberlauf<br />
COBRAS Anwendungsbeispiele Ausblick<br />
Mit COBRAS berechneter<br />
Überlauf<br />
Wellenauflauf<br />
Wellenauflauf und -überlauf<br />
7. <strong>FZK</strong> - Kolloquium<br />
M. Kudella, 26. März 2009<br />
8
Poröses Deckwerk<br />
Druckverteilung am Deckwerk [kPa]<br />
(brechende Welle)<br />
Verbleibender<br />
Auftreffender Wasserfilm<br />
Wellenkamm<br />
Druckverlauf<br />
COBRAS Anwendungsbeispiele Ausblick<br />
Druckverlauf unter<br />
der Brecherzunge<br />
7. <strong>FZK</strong> - Kolloquium<br />
M. Kudella, 26. März 2009<br />
9
Ausblick<br />
Verbesserung des Verhaltens an der<br />
Grenzschicht Luft-Wasser<br />
Berücksichtigung <strong>von</strong> Luft als kompressible<br />
2. Phase<br />
Porenwasserdruckmodell für laminare<br />
Strömungen in porösen Medien<br />
COBRAS Anwendungsbeispiele Ausblick<br />
7. <strong>FZK</strong> - Kolloquium<br />
M. Kudella, 26. März 2009<br />
10
Vielen Dank<br />
für Ihre Aufmerksamkeit!<br />
Matthias Kudella<br />
Forschungszentrum Küste<br />
Telephon: +49(0)511 762-9231<br />
E-Mail: kudella@fzk.uni-hannover.de<br />
7. <strong>FZK</strong> - Kolloquium<br />
M. Kudella, 26. März 2009 11
Change language