Simulation aquatischer Vegetationsschichten mit flexiblen Elementen
Aquatische Ökosysteme sind von zentraler Bedeutung aufgrund ihrer Häufigkeit in der Natur und ihrer zahlreichen Auswirkungen auf verschieden Skalen, angefangen von der Trinkwasserqualität eines Flusses auf lokaler Ebene, bis hin zum weitreichenden Einfluss auf die Klimaerwärmung. Bei solchen aquatischen Vegetationsschichten spielt die Wechselwirkung der Strömung mit den Pflanzen eine wichtige Rolle. In vergangenen Untersuchungen wurden die flexiblen Vegetationselemente hauptsächlich durch starre Plättchen angenähert.
Simulation aquatischer Vegetationsschichten mit flexiblen Elementen
Im vorliegenden Projekt werden vereinfachte flexible Elemente mithilfe hochauflösender Simulationen untersucht, um grundlegende Fragestellungen bezüglich der Hydrodynamik aquatischer Vegetationsschichten zu beantworten.
Dazu wird ein an der Professur für Strömungsmechanik entwickeltes Fluid-Struktur-Verfahren eingesetzt: Die Strömung wird von einem Finite-Volumen-Löser berechnet, wobei die LES-Methode die Erfassung wesentlicher Turbulenzstrukturen ermöglicht. Die Vegetationselemente werden durch flexible, flache Bänder modelliert. Ihre Verformungen unter anliegenden Fluidlasten und aufgrund möglicher Kollisionen untereinander werden von einem Strukturlöser unter Berücksichtigung der Steifigkeit und Trägheit der Strukturen berechnet. Die Kopplung zwischen Fluid und Struktur erfolgt durch eine Immersed Boundary Methode mit einem eigenen semi-impliziten Fluid-Struktur Kopplungsalgorithmus. Die physikalische Analyse findet in Zusammenarbeit mit Projektpartnern in Lyon statt, die die Fragestellung experimentell untersuchen.
| Kooperation |
Fluid Mechanics and Acoustics Laboratory, Université Claude Bernard Lyon 1 |
| Finanzierung | DFG |
| Kontakt |
Dipl.-Ing. Bastian Löhrer |