3D-hydrodynamisch-numerische Untersuchungen des Geschiebetransports in Verzweigungsgerinnen

Kostić, Tino

dc.date.accessioned	2023-09-06T14:48:42Z
dc.date.available	2023-09-06T14:48:42Z
dc.date.issued	2023
dc.identifier	doi:10.17170/kobra-202307108353
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/123456789/15053
dc.description	Zugleich: Dissertation, Universität Kassel, 2023	ger
dc.language.iso	ger
dc.publisher	kassel university press
dc.rights	Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/	*
dc.subject	3D-morphodynamisch-numerische Simulation	ger
dc.subject	Geschiebetransportsimulation	ger
dc.subject	Gerinneverzweigungen	ger
dc.subject	Bulle-Effekt	ger
dc.subject	3D CFD modelling	eng
dc.subject	bedload simulation	eng
dc.subject	channel bifurcation	eng
dc.subject	Bulle-effect	eng
dc.subject.ddc	500
dc.subject.ddc	620
dc.title	3D-hydrodynamisch-numerische Untersuchungen des Geschiebetransports in Verzweigungsgerinnen	ger
dc.type	Buch
dcterms.abstract	3D-Morphodynamisch-numerische (MN) Simulationen sind ein nützliches Werkzeug, um Gewässer hinsichtlich ihrer natürlichen morphodynamischen Entwicklung zu analysieren sowie um Wasserbauwerke effektiv zu dimensionieren und zu betreiben. In der vorliegenden Arbeit erfolgt die Analyse der 3D-MN-Simulationsverfahren anhand der numerischen Nachbildung von Versuchen an zwei gegenständlichen Verzweigungsgerinnen. Das erste Verzweigungsgerinne wurde von Dr.-Ing. Hermann Bulle im Jahr 1926 untersucht. Das zweite Verzweigungsgerinne ist ein großräumiges gegenständliches Modell an der Universität Kassel. Ziel dieses Promotionsvorhabens ist es, Geschiebetransportprozesse in Verzweigungsgerinnen numerisch nachzubilden, um die Machbarkeit der 3D-MN-Simulationen zu bewerten. Dabei werden die numerischen Ergebnisse anhand des Vergleichs der Form des abgelagerten Geschiebes, der Geschiebeaufteilungen auf die Gerinnebereiche sowie des zeitlichen Verlaufs des Geschiebes mit gegenständlichen Modellen bewertet. Diese Verifizierung der MN-Simulationen wurde bisher von der in der Literatur dokumentierten numerischen Untersuchungen an Verzweigungen nicht durchgeführt. Die Untersuchungen von Bulle wurden mit Sand für unterschiedlichen Abzweigwinkel durchgeführt. Die numerischen Simulationen dieses Gerinnes erfolgen für Abzweigwinkel von 30°, 60° und 90° für unterschiedliche Randbedingungen, numerische Parameter, Korngrößen, Durchflussgrößen, Durchflussaufteilungen auf die zwei Gerinnearme sowie für länger laufende Versuche. Die Untersuchungen am Verzweigungsgerinne der Universität Kassel erfolgen für zwei Sedimente Kunststoffgranulat und Quarzsand. Es werden die Durchflussaufteilungen und das Gerinnebreite/Wassertiefe Verhältnis variiert. Darüber hinaus werden auch Maßnahmen gegen Geschiebeablagerungen in den Seitenarm dieses Gerinnes untersucht. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass die Versuche der gegenständlichen Modelle mit guter Genauigkeit numerisch nachgebildet werden können. 3D-MNModelle sind somit zur Nachbildung und Vorhersage des Geschiebetransports auch für komplexe Strömungszustände anwendbar. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse können wichtige Hinweise und Empfehlungen zum Einsatz von 3D-MN-Verfahren gegeben werden.	ger
dcterms.abstract	3D CFD simulations are a useful tool for the analysis of natural river morphodynamics and for the design and operation of hydraulic structures. The evaluation of the methodology and feasibility of 3D-CFD bedload transport simulations will be conducted in this thesis by numerically reproducing bedload transport processes in channel bifurcations. This will be carried out by reproducing two physical model investigations of channel bifurcations: research conducted by Dr.-Ing. Hermann Bulle in 1926 and a large-scale channel bifurcation investigated at Kassel University. The objective of this thesis is to numerically reproduce bedload transport processes in channel bifurcations to evaluate the feasibility of 3D CFD simulations. The numerical results were evaluated by comparing bedload distributions in the channel areas, formations of bedload depositions as well as development of bedload over time. This type of verification of 3D CFD bedload transport simulations was not performed in the previous research of channel bifurcations, according to the literature review. The numerical simulations of Bulle’s model were conducted for branching angles of 30°, 60° and 90° for different boundary conditions, numerical parameters, sediment grain sizes, flow rates, flow distributions on the two channel branches and for longer running simulations. The investigations at the Kassel University bifurcation were carried out for different sediment types which yield in use of different numerical parameters, as well as for different flow distributions and channel width/depth ratios. Lastly, geometries for deflection of bedload into the straight channel were investi-gated. The results show that bedload movement can be successfully simulated with 3D-CFD models, even in complex hydraulic conditions. Based on the obtained results, important indicators and recommendations for the application of 3D-CFD bedload transport simulations were acquired.	eng
dcterms.accessRights	open access
dcterms.creator	Kostić, Tino
dcterms.dateAccepted	2023-03-03
dcterms.extent	XXXII, 183 Seiten
dc.contributor.corporatename	Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwesen
dc.contributor.referee	Theobald, Stephan (Prof. Dr.)
dc.contributor.referee	Aberle, Jochen (Prof. Dr.)
dc.publisher.place	Kassel
dc.relation.isbn	978-3-7376-1130-5
dc.subject.swd	Numerische Strömungssimulation	ger
dc.subject.swd	Feststofftransport	ger
dc.subject.swd	Gerinne	ger
dc.subject.swd	Bulle, Hermann	ger
dc.subject.swd	Fließgewässer	ger
dc.type.version	publishedVersion
dcterms.source.series	Kasseler Wasserbau-Mitteilungen
dcterms.source.volume	Heft 24
kup.iskup	true
kup.price	39,00
kup.series	Kasseler Wasserbau-Mitteilungen
kup.subject	Naturwissenschaft, Technik, Informatik, Medizin
kup.typ	Dissertation
kup.institution	FB 14 / Bauingenieur- und Umweltingenieurwesen
kup.binding	Softcover
kup.size	DIN A5
ubks.epflicht	true