Berechnung der Strömung und des Sedimenttransports in Flüssen mit einem tiefengemittelten numerischen Verfahren:
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1998
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INHALTVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
1
1.1
EINFUEHRUNG
IN
DIE
PROBLEMATIK
.
1
1.2
STAND
DER
MODELLIERUNGSTECHNIK
.
F
YY.
R
YY_
.
3
1.2.1
EINDIMENSIONALE
MODELLE
.
3
1.2.2
ZWEIDIMENSIONALE
MODELLE
.
.,
.
6
1.2.3
DREIDIMENSIONALE
MODELLE
.
8
1.3
ZIELSETZUNG
UND
VORGEHENSWEISE
.
10
2
MODELLSYSTEM
ZUR
BERECHNUNG
DER
STROEMUNG
UND
DES
SEDIMENT
TRANSPORTS
13
2.1
DAS
HYDRODYNAMISCHE
MODUL
.
14
2.1.1
DAS
TIEFENGEMITTELTE
STROEMUNGSMODELL
.
15
2.1.2
DAS
SOHLSCHUBSPANNUNGSMODELL
.
16
2.1.3
DAS
TURBULENZMODELL
.
19
2.1.4
DAS
DISPERSIONSMODELL
.
21
2.2
DAS
SEDIMENTTRANSPORTMODUL
.
23
2.2.1
BEGINN
DER
SEDIMENTBEWEGUNG
.
25
2.2.2
DER
GESCHIEBETRANSPORT
.
27
2.2.3
DER
SCHWEBSTOFFTRANSPORT
.
35
2.3
DAS
SOHLVERFORMUNGSMODUL
.
39
2.4
DAS
GESAMTE
GLEICHUNGSSYSTEM
IN
EINEM
KRUMMLINIGEN
KOORDINATEN
SYSTEM
.
39
2.5
ANFANGS
UND
RANDBEDINGUNGEN
.
;
:
.
41
2.5.1
ANFANGSBEDINGUNGEN
.
42
2.5.2
RANDBEDINGUNGEN
.
42
3
NUMERISCHES
LOESUNGSVERFAHREN
46
3.1
FINITE-VOLUMEN
DISKRETISIERUNG
.
48
3.1.1
APPROXIMATION
DER
KONVEKTIVEN
TERME
.
51
3.1.2
APPROXIMATION
DER
DIFFUSIVEN
TERME
.
56
3.1.3
APPROXIMATION
DER
QUELLTERME
.
57
34-4
APPROXIMATION
DER
ZEITTERME
.
57
3.2
DISKRETISIERUNG
DER
GLEICHUNGEN
DES
STROEMUNGSMODULS
.
58
3.2.1
DIREKTE
METHODE
ZUR
LOESUNG
DER
KONTINUITAETSGLEICHUNG
UND
DRUCKKORREKTURALGORITHMUS
.
59
3.2.2
FORM
DES
DISKRETISIERTEN
GLEICHUNGSSYSTEMS
.
60
3.3
DISKRETISIERUNG
DER
GLEICHUNGEN
DES
SEDIMENTTRANSPORTMODULS
.
62
3.3.1
GLEICHUNG
FUER
DIE
GESCHIEBEFRACHT
BEI
UNGLEICHGEWICHT
.
62
3.3.2
SCHWEBSTOFFTRANSPORTGLEICHUNG
.
.
62
3.4
DISKRETISIERUNG
DER
BODENEVOLUTIONSGLEICHUNG
.
63
3.4.1
PRAEDIKTORSCHNITT
.
63
3.4.2
KORREKTORSCHNITT
.
63
3.5
LOESUNG
DES
ALGEBRAISCHEN
GLEICHUNGSSYSTEMS
.
64
.
3.5.1
JACOBI-VERFAHREN
.
65
3.5.2
LINIENRELAXATIONSVERFAHREN
.
65
II
3.5.3
SIP-VERFAHREN
.
66
3.5.4
SOR-VERFAHREN
.
68
3.6
NUMERISCHE
ERFASSUNG
DES
TROCKENFALLENS
UND
DER
UEBERFLUTUNG
VON
VORLAND
MIT
BEWEGLICHEN
RAENDERN
.
69
3.7
LOESUNGSALGORITHMUS
FUER
DAS
GESAMTE
GLEICHUNGSSYSTEM
.
71
3.8
STATIONAERER
ZUSTAND
DER
LOESUNG
.
72
4
TESTBEISPIELE
74
4.1
ANWENDUNG
AUF
GERINNE
MIT
FESTER
SOHLE
.
74
4.1.1
WELLENAUSBREITUNGSPROBLEM
.
75
4.1.2
TURBULENTE
STROEMUNG
DURCH
EINEN
GERADEN
KANAL
MIT
BUHNE
.
76
4.1.3
STROEMUNG
DURCH
GERINNEKRUEMMER
.
84
4.1.4
STROEMUNG
IN
EINEM
MAEANDRIERENDEN
KANAL
.
95
4.2
ANWENDUNG
AUF
GERINNE
MIT
BEWEGLICHER
SOHLE
.
98
4.2.1
THUCS
EXPERIMENT
IN
EINEM
RECHTECKBECKEN
.
99
4.2.2
ODGAARDS
EXPERIMENT
FUER
EINEN
GEKRUEMMTEN
KANAL
.
110
4.2.3
YENS
EXPERIMENT
FUER
EINEN
GEKRUEMMTEN
KANAL
.
115
5
UNTERSUCHUNG
NATUERLICHER
FLUSSLAEUFE
123
5.1
RHEINSTRECKE
VYNEN-REES
.
123
5.1.1
STATIONAERE
STROEMUNG
IM
TEILMODELL
VON
KM-829.7
BIS
KM
833.3
.
125
5.1.2
HOCHWASSERAUSBREITUNG
IM
GESAMTEN
MODELLGEBIET
.
130
5.2
ELBE-RESTSTRECKE
.
141
III
5.2.1
STATIONAERE
STROEMUNG
.
143
5.2.2
HOCHWASSERAUSBREITUNG
UND
SEDIMENTTRANSPORT
.
153
6
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
164
A
ANHANG:
PROGRAMMBESCHREIBUNG
168
A.L
TEILSCHRITTE
DER
NUMERISCHEN
SIMULATION
.
168
A.2
PROGRAMMSTRUKTUR
DES
FAST2D
CODES
.
169
A.2.1
EINGABEDATEN
.
170
A.2.2
COMMON-TEIL
.
170
A.2.3
PROBLEMSPEZIFISCHER
PROGRAMMTEIL
.
171
A.2.4
PROBLEMUNABHAENGIGER
PROGRAMMTEIL
.
172
A.2.5
AUSGABEDATEN
.
177
LITERATUR
178
IV |
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