Turbulenzmodellierung mit Anwendungen auf thermische Deckschichten im Meer und Strömungen in Wattengebieten:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Geesthacht
GKSS
1995
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| Ausgabe: | Als Ms. vervielfältigt |
| Schriftenreihe: | GKSS-Forschungszentrum <Geesthacht>: GKSS
1995,E,30 |
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| Beschreibung: | Zugl.: Hamburg, Univ., Diss. - Zsfassung in engl. Sprache |
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INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
7
1.1
DIE
BEDEUTUNG
DES
VERTIKALEN
AUSTAUSCHES
.
7
1.2
AUFBAU
DER
ARBEIT
.
9
1.3
NOTATION
.
10
2
SCHLIESSUNG
DER
TURBULENZ
13
2.1
HERLEITUNG
DER
REYNOLDSGLEICHUNGEN
.
13
2.2
SCHLIESSUNG
2.
ORDNUNG
.
16
2.3
HERLEITUNG
DER
GLEICHUNGEN
FUER
K
UND
.
17
2.4
STANDARD-FC-E-MODELL
.
19
2.4.1
WIRBELVISKOSITAETSPRINZIP
.
19
2.4.2
FLACHWASSERAPPROXIMATION
.
21
2.4.3
BEMERKUNGEN
ZU
EXISTENZ
UND
POSITIVITAET
VON
LOESUNGEN
.
23
2.5
SPANNUNGSERWEITERTES
FC-E-MODELL
.
24
2.5.1
ALLGEMEINE
STROEMUNGEN
.
25
2.5.2
WANDKORREKTUR
.
30
2.5.3
FLACHWASSERAPPROXIMATION
.
30
2.5.4
DER
BAROTROPE
FALL
.
34
2.5.5
DER
BAROKLINE
FALL
.
39
2.5.6
DISKUSSION
DER
STABILITAETSFUNKTIONEN
C
P
UND
C'
SS
.
42
2.6
SPANNUNGS-/FLUSS-MODELLE
.
44
INHALTSVERZEICHNIS
3
ANALYSE
NICHT-DIFFUSIVER
K-E
GLEICHUNGEN
47
3.1
KONVEKTION:
EINE
EINSCHRAENKUNG
FUER
TURBULENZMODELLE
.
48
3.2
EXISTENZ
VON
GLEICHGEWICHTSLOESUNGEN
.
50
3.3
ANALYTISCHE
LOESUNGEN
BEI
KONSTANTER
SCHICHTUNG
.
51
3.4
EINE
ABSCHAETZUNG
FUER
DIE
STATIONAERE
RICHARDSON-ZAHL
.
55
4
DAS
EINDIMENSIONALE
MODELL
EINER
WASSERSAEULE
59
4.1
DIE
PHYSIKALISCHEN
GLEICHUNGEN
.
59
4.2
RANDBEDINGUNGEN
.
61
4.2.1
BODEN
.
61
4.2.2
OBERFLAECHE
.
63
4.3
MODELLIERUNG
DER
WANDKORREKTUR
.
64
4.4
DISKRETISIERUNG
DES
EINDIMENSIONALEN
MODELLS
.
65
4.4.1
RAEUMLICH-ZEITLICHES
GITTER
.
65
4.4.2
TRIDIAGONALES
GLEICHUNGSSYSTEM
.
67
4.4.3
STABILITAETSBEDINGUNGEN
.
68
4.4.4
POSITIVITAET,
MONOTONIZITAET
.
69
4.4.5
BEHANDLUNG
DER
RANDBEDINGUNGEN
.
71
4.5
ENERGIEBILANZ
.
72
4.5.1
ERHALTUNG
KINETISCHER
ENERGIE
.
72
4.5.1.1
KONTINUIERLICHE
FORM
DER
ERHALTUNGSSAETZE
.
72
4.5.1.2
DISKRETE
ERHALTUNGSSAETZE
.
73
4.5.2
ERHALTUNG
POTENTIELLER
ENERGIE
.
75
4.5.2.1
KONTINUIERLICHE
FORM
DER
ERHALTUNGSSAETZE
.
75
4.5.2.2
DISKRETE
ERHALTUNGSSAETZE
.
76
4.6
SIMULATION
BAROTROPER
KANALSTROEMUNGEN
.
78
4.6.1
DIMENSIONSLOSE
DARSTELLUNG
DER
GLEICHUNGEN
.
78
4.6.2
STATIONAERE
KANALSTROEMUNG
.
80
INHALTSVERZEICHNIS
4.6.3
PERIODISCH-STATIONAERE
KANALSTROEMUNG
.
86
4.6.4
ZUSAMMENFASSUNG
BAROTROPER
ERGEBNISSE
.
92
4.7
SIMULATION
BAROKLINER
DECKSCHICHTEN
(FLEX
'
76)
.
93
4.7.1
BAROTROPE
VORUNTERSUCHUNGEN
.
93
4.7.1.1
WINDEINFLUESSE
.
93
4.7.1.2
GEZEITENEINFLUESSE
.
97
4.7.2
DURCHMISCHUNG
EINER
STABILEN
SCHICHTUNG
.
100
4.7.3
ALGEBRAISCHE
TURBULENZ-PARAMETRISIERUNGEN
.
103
4.7.3.1
MODELL
VON
KOCHERGIN
.
107
4.7.3.2
MODELL
VON
MELLOR
&
YAMADA
.
107
4.7.3.3
MODELL
VON
PERRELS
&
KARELSE
.
108
4.7.4
ALLGEMEINES
ZU
FLEX
'
76
.
109
4.7.5
BERECHNUNG
DER
ANTRIEBSDATEN
ZU
FLEX
'
76
.
111
4.7.6
ERGEBNISSE
DER
FLEX-SIMULATIONEN
.
115
4.7.6.1
DEFINITION
VON
FEHLERMASSEN
.
115
4.7.6.2
APPROXIMATIONSGUETE
DER
FC-E-MODELLE.
118
4.7.6.3
QUALITATIVE
DARSTELLUNG
DER
K-S
ERGEBNISSE
.
121
4.7.6.4
FLUESSE
MECHANISCHER
ENERGIE
WAEHREND
EINES
STURMES
.
124
4.7.6.5
VERGLEICH
MIT
ERGEBNISSEN
DER
TURBULENZPARAMETRISIERUNGEN
.
.
.
130
5
DAS
ZWEIDIMENSIONALE
SCHEIBENMODELL
135
5.1
VERNACHLAESSIGUNGEN
.
135
5.2
NUMERISCHE
MODELLANFORDERUNGEN
.
136
5.3
PHYSIKALISCHE
GLEICHUNGEN
.
138
5.3.1
MODELLGEBIET
.
138
5.3.2
HYDRODYNAMISCHE
GLEICHUNGEN
.
138
5.3.3
VERTIKAL
UND
SCHICHTINTEGRIERTE
IMPULSGLEICHUNG
.
141
5.3.4
STOFFTRANSPORTGLEICHUNGEN
.
143
INHALTSVERZEICHNIS
5.4
NUMERISCHE
BEHANDLUNG
DER
GLEICHUNGEN
.
143
5.4.1
ANPASSUNG
DES
MODELLGITTERS
AN
DEN
WASSER
KOERPER
.
144
5.4.2
DISKRETISIERUNG
DER
IMPULSGLEICHUNG
.
147
5.4.3
ZUM
APPROXIMATIONSFEHLER
BEI
DER
NUMERISCHEN
BEHANDLUNG
DER
VERTIKALEN
ADVEKTION
.
149
5.4.4
SEMI-IMPLIZITE
APPROXIMATION
DER
GLEICHUNG
FUER
DEN
WASSERSTAND
.
151
5.4.5
DISKRETISIERUNG
DER
KONTINUITAETSGLEICHUNG
.
155
5.4.6
DISKRETISIERUNG
DER
STOFFTRANSPORTE
.
156
5.4.7
DISKRETISIERUNG
DER
K-E
GLEICHUNGEN
.
157
5.4.8
TROCKENFALL
UND
UEBERFLUTUNGSPROZESSE
.
157
5.4.9
STABILITAETSBEDINGUNGEN
.
161
5.5
UEBERPRUEFUNG
DES
MODELLS
.
162
5.5.1
REIBUNGSFREIES,
LINEARES
TROCKENFALLEN
UND
UEBERFLUTEN
.
162
5.5.2
NICHTLINEARES
UEBERFLUTEN
MIT
REIBUNG
.
166
5.5.3
NICHTLINEARE
ITERATION
DER
WASSERSTANDSGLEICHUNG
.
169
5.5.4
TURBULENTE
STROEMUNG
IM
SCHRAEGEN
KANAL
.
171
6
DAS
DREIDIMENSIONALE
MODELL
FUER
DAS
WATTENMEER
179
6.1
PHYSIKALISCHE
GLEICHUNGEN
.
179
6.2
BILANZ
DER
GESAMTENERGIE
.
180
6.2.1
POTENTIELLE
ENERGIE
.
180
6.2.2
KINETISCHE
ENERGIE
.
181
6.2.3 TURBULENTE
KINETISCHE
ENERGIE
.
181
6.2.4
GESAMTENERGIE
.
182
6.3
ZEITLICHE
DISKRETISIERUNG
.
183
6.4
VEREINFACHTE
CORIOLIS-DREHUNG
.
185
6.5 RAEUMLICHE
DISKRETISIERUNG
.
186
6.6
ZUR
NUMERISCHEN
DIFFUSION
BEI
DER
HORIZONTALEN
ADVEKTION
.
188
INHALTSVERZEICHNIS
6.7
HERLEITUNG
DER
GLEICHUNG
FUER
DEN
WASSERSTAND
.
190
6.8
NUMERISCHE
LOESUNG
DER
WASSERSTANDSGLEICHUNG
.
191
6.8.1
STRUKTUR
DER
MATRIX
.
191
6.8.2
REGULARITAETSKRITERIEN
.
192
6.8.3
METHODE
DER
KONJUGIERTEN
GRADIENTEN
(CG)
.
193
6.8.4
CG-VERFAHREN
MIT
PRAEKONDITIONIERUNG
(PCG)
.
194
6.8.4.1
EFFIZIENZ
DES
PCG-VERFAHRENS
.
196
6.9
UEBERPRUEFUNG
DES
HORIZONTALEN
IMPLIZITEN
SYSTEMS
.
198
7
ANWENDUNG
DES
MODELLS
AUF
EIN
WATTENGEBIET
203
7.1
DAS
LISTER
TIDEBECKEN
ALS
MODELLGEBIET
.
203
7.1.1
HYDROGRAPHIE
UND
TOPOGRAPHIE
.
204
7.1.2
UEBERBLICK
UEBER
BISHERIGE
ARBEITEN
ZUR
MODELLIERUNG
IM
LISTER
TIDEBECKEN
205
7.1.3
TOPOGRAPHIEDATENSATZ
UND
DISKRETISIERUNG
.
206
7.1.4
MODELLTIDE
.
208
7.2
PEGEL
.
209
7.3
STROEMUNGEN
.
211
7.4
RESTSTROEME
.
213
7.5
VOLUMENTRANSPORT
DURCH
TIEFS
.
214
7.5.1
AD
CP-MESSUNGEN
.
214
7.5.2
DURCHFLUSSRATEN
.
215
7.5.3
QUERSCHNITTE
.
219
7.5.4
PROFILE
.
220
7.6
TURBULENTE
GROESSEN
.
222
7.7
ENERGIEBUDGET
IM
LISTER
TIDEBECKEN
.
227
8
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
233
!
LITERATURVERZEICHNIS
238
INHALTSVERZEICHNIS
A
ANHANG
249
A.L
3D-GLEICHUNGEN
MIT
VOLLSTAENDIGER
DREHMATRIX
.
249
A.2
ABBILDUNGEN
ZUR
SIMULATION
IM
LISTER
TIDEBECKEN
.
253
A.3
VERZEICHNIS
DER
VERWENDETEN
SYMBOLE
.
286
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
290
TABELLENVERZEICHNIS
297
DANKSAGUNG
299 |
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