Modulbeschreibung

Modul: Modellieren im Wasserbau

Lehrveranstaltungen:

TitelTypSWSZeitraum
Hydraulische ModelleProjekt-/problembasierte Lehrveranstaltung1Sommersemester
Modellieren von SeegangProjekt-/problembasierte Lehrveranstaltung1Sommersemester
Modellieren von Strömungen in Flüssen und ÄstuarenVorlesung3Sommersemester

Modulverantwortlich:

Prof. Peter Fröhle

Zulassungsvoraussetzungen:

Keine

Empfohlene Vorkenntnisse:

Küstenwasserbau I

Modulziele / angestrebte Lernergebnisse:

Fachkompetenz

Wissen

Die Studierenden können die grundlegenden Prozesse, die mit der Modellierung von Strömungen und Wellen / Seegang im Wasserbau und Küstenwasserbau verbunden sind, detailliert definieren. Daneben können sie wesentliche Aspekte der Modellierung benennen und die gängigen numerischen Modelle zur Simulation von Strömungen und Seegang beschreiben.

Fertigkeiten

Die Studierenden können numerische Modelle auf einfache Fragestellungen anwenden.

Personale Kompetenzen

Sozialkompetenz

Die Studierenden<br>lernen die Fachkenntnisse in einfachen anwendungsorientierten Fragestellung einzusetzen und im Team mit anderen zusammen zu arbeiten.

Selbstständigkeit

Die Studierenden<br>können selbstständig ihr Wissen erweitern und auf neue Fragestellungen<br>anwenden.

Leistungspunkte Modul:

6 LP

Studienleistung:

Klausur

Arbeitsaufwand in Stunden:

Eigenstudium: 110, Präsenzstudium: 70


Lehrveranstaltung: Hydraulische Modelle (Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung)

Sprache:

Deutsch & Englisch

Zeitraum:

Sommersemester

Inhalt:

  • Grundlagen hydraulischer Modelle
  • Modellgesetze
  • Pi-Theorem von Buckingham
  • praktische Beispiele bei der Anwendung hydaulischer Modelle

Literatur:

Strobl, Zunic: Wasserbau, Kap. 11 Hydraulische Modelle, Springer


Lehrveranstaltung: Modellieren von Seegang (Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung)

Sprache:

Deutsch & Englisch

Zeitraum:

Sommersemester

Inhalt:

  • Einführung
  • Grundlagen Seegang und Brandung (Wiederholung)
  • Wellentheorien /
    • Lineare und nichtlineare Wellentheorien
    • Flachwassereffekte und Bauwerkseffekte
  • Seegang und Brandung
    • Entstehung und Entwicklung von Seegang
    • Wellenspektren Frequenz- und Zeitbereichsparameter
  • Modellierung von Wellen / phasengemittelte und phasenaufgelöste Modelle
  • Anwendung von phasengemittelten Seegangsmodellen zur Wellenvorhersage (SWAN)
  • Anwendung von phasenaufgelösten Seegangsmodellen (Mike)

Literatur:

Vorlesungsumdruck


Lehrveranstaltung: Modellieren von Strömungen in Flüssen und Ästuaren (Vorlesung)

Sprache:

Englisch

Zeitraum:

Sommersemester

Inhalt:

Einführung in die numerische Strömungsmodellierung

  • Strömungsbeeinflussende Prozesse
  • Beispiele und Anwendungen numerischer Modelle
  • Prozess der numerischen Modellierung
  • Konzeptionelles Modell

Grundgleichungen der Hydrodynamik

  • Saint-Venant Gleichungen
  • Euler Gleichungen
  • Navier-Stokes Gleichungen
  • Reynolds-gemittelte Navier-Stokes Gleichungen
  • Flachwassergleichungen

Lösungsschemata

  • Numerische Diskretisierung
  • Lösungsalgorithmen
  • Konvergenz

Literatur:

Vorlesungsskript

Literaturempfehlungen

Bund der Ingenieure für Wasserwirtschaft, Abfallwirtschaft und Kulturbau (1997): Hydraulische Berechnung von naturnahen Fließgewässern. Düsseldorf: BWK (BWK-Merkblatt).

Chow, Ven-te (1959): Open-channel Hydraulics. New York usw.: McGraw-Hill (McGraw-Hill Civil Engineering Series).

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA); DWA-Arbeitsgruppe WW-3.2 Mehrdimensionale numerische Modelle, DWA-Arbeitsgruppe WW-3.2 Mehrdimensionale numerische (2019a): Merkblatt DWA-M 543-2 Geodaten in der Fließgewässermodellierung Teil 1: Geodaten in der Fließgewässermodellierung. Februar 2019. Hennef: Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA-Regelwerk, 543-1).

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA); DWA-Arbeitsgruppe WW-3.2 Mehrdimensionale numerische Modelle, DWA-Arbeitsgruppe WW-3.2 Mehrdimensionale numerische (2019b): Merkblatt DWA-M 543-2 Geodaten in der Fließgewässermodellierung Teil 2: Bedarfsgerechte Datenerfassung und -aufbereitung. Februar 2019. Hennef: Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA-Regelwerk, 543-2).

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA); DWA-Arbeitsgruppe WW-3.2 Mehrdimensionale numerische Modelle, DWA-Arbeitsgruppe WW-3.2 Mehrdimensionale numerische (2019c): Merkblatt DWA-M 543-3 Geodaten in der Fließgewässermodellierung - Teil 3: Aspekte der Strömungsmodellierung und Fallbeispiele. Februar 2019. Hennef: Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA-Regelwerk, 543-3).

Hervouet, Jean-Michel (2007): Hydrodynamics of free surface flows. Modelling with the finite element method. Chichester: Wiley. Online verfügbar unter http://www.loc.gov/catdir/enhancements/fy0741/2007296953-b.html.

IAHR (2015): Professional Specifications for Physical and Numerical Studies in Environmental Hydraulics. In: Hydrolink (3/2015), S. 90-92.

Olsen, Nils Reidar B. (2012): Numerical Modelling and Hydraulics. 3. Aufl. Department of Hydraulic and Environmental Engineering, The Norwegian University of Science and Technology.

Szymkiewicz, Romuald (2010): Numerical modeling in open channel hydraulics. Dordrecht: Springer (Water science and technology library, 83).

van Waveren, Harold (1999-): Good modelling practice handbook. [Utrecht], Lelystad, Den Haag: STOWA; Rijkswaterstaat-RIZA; SDU, afd. SEO/RIZA [etc. distr.] (Nota, nr. 99.036).

Zielke, Werner (Hg.) (1999): Numerische Modelle von Flüssen, Seen und Küstengewässern. Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kulturbau. Bonn: Wirtschafts- und Verl.-Ges. Gas und Wasser (Schriftenreihe des Deutschen Verbandes für Wasserwirtschaft und Kulturbau, 127).