Simulation dammbruchinduzierter Flutwellen:
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Hannover
Inst. für Strömungsmechanik und Elektronisches Rechnen im Bauwesen
1996
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D-642G7 DARMSTADT TELEFON 06151 /163659 FAX 06151/163758 INSTITUT FOR
WASSERBAU UND WASSERWIRTSGHAFI TECH!SCH HOCHSCHULE OARMSTAOT
PETERSENSTR. 13, 64287 DARMSTAOET TEL. 06151/182143 * FAX: 163243 HOLGER
ARNOLD SIMULATION DAMMBRUCHMDUZIERTER FLUTWELLEN INHALT SVERZ EICHNIS 1
MOTIVATION 1 1.1 STAND DER FORSCHUNG 4 1.1.1 NUMERISCHE METHODEN 5 1.1.2
SIMULATION VON FLUTWELLEN INFOLGE EINES DAMMBRUCHS 6 1.1.2.1
SHOCK-FITTING-METHOD 7 1.1.2.2 THROUGH-METHOD 9 1.2 ZIELSETZUNG 13 2
PHYSIKALISCHE PHAENOMENE 15 2.1 ANALYTISCHE LOESUNGEN 16 2.1.1
EINDIMENSIONALE ANALYTISCHE LOESUNG NACH RITTER 17 2.1.2 EINDIMENSIONALE
ANALYTISCHE LOESUNG NACH STOKER 19 2.2 PHYSIKALISCHE MODELLE 21 2.2.1
VERIFIZIERUNG DER RITTER-LOESUNG NACH DRESSLER 21 2.2.2 VERIFIZIERUNG DER
STOKERLOESUNG NACH NAKAGAWA 22 2.3 GUELTIGKEIT DER GRUNDGLEICHUNGEN 23 3
HERLEITUNG DER GRUNDGLEICHUNGEN 25 3.1 ENTWICKLUNG DER
DURCHFLUSSFORMULIERUNG BEI IDEALEM FLUID 25 3.1.1 ENTWICKLUNG DER
GESCHWINDIGKEITSFORMULIERUNG 29 3.2 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN FUER REALE
FLUIDE 32 3.3 BERUECKSICHTIGUNG DER BODENREIBUNG 5/ 35 3.4 ANFANGS- UND
RANDWERTE 38 3.4.1 ANFANGSWERTE 38 3.4.2 RANDBEDINGUNGEN 39 3.4.2.1
OFFENE RAENDER 39 3.4.2.2 GESCHLOSSENE RAENDER 40 3.4.3 ERFASSUNG VON
TROCKENFALL- UND UBERFLUTUNGSPROZESSEN .... 40 3.5 VERGLEICH DER
GRUNDGLEICHUNGEN 42 4 BEHANDLUNG VON DISKONTINUITAETEN 47 4.1
UNTERSUCHUNG DISKONTINUIERLICHER LOESUNGSVERLAEUFE UNTER EINSATZ NU-
MERISCHER METHODEN 47 4.2 DEFINITIONSBEREICH DER DISKRETEN SCHOCKWELLE
50 4.3 IMPULSKORREKTUR BEI DISKONTINUIERLICHEN LOESUNGSVERLAEUFEN 52 5
NUMERISCHE UMSETZUNG 55 5.1 NUMERISCHE INTEGRATIONSVERFAHREN DES ORTES
57 5.2 ENTWICKLUNG EINES FE-MODELS MITTELS EINES MIXED-INTERPOLATION -
ANSATZES 58 5.2.1 STABUEITAETSKRITERIUM NACH BREZZI UND BABUSKA 59 5.3
ENTWICKLUNG EINES STREAMLINE-UPWIND-PETROV-GALERKIN-VERFAHRENS . . 65
5.3.1 BESTIMMUNG GEEIGNETER UPWINDING-PARAMETER 67 5.3.2
PETROV-GALERKIN-APPROXIMATION DER FLACHWASSERGLEICHUNGEN . 70 5.4
NUMERISCHE BERUECKSICHTIGUNG DER IMPULSKORREKTUR 76 5.5 NUMERISCHE
ZEITINTEGRATION UND LOESUNGSALGORITHMUS 79 6 VERIFIKATION DER MODELLE 83
6.1 VERIFIKATION ANHAND ANALYTISCHER LD-LOESUNGEN 83 6.1.1 VERIFIKATION
ANHAND DER LOESUNGEN NACH STOKER 83 6.1.1.1 EFFIZIENZ DER METHODE 91
6.1.2 VERIFIKATION ANHAND DER ANALYTISCHEN LOESUNG NACH RITTER . . . 91
6.2 SIMULATION EINES EINDIMENSIONALEN, STATIONAEREN WECHSELSPRUNGS ....
95 6.3 VERIFIKATION IM 2D-FALL 99 6.3.1 GRUNDANNAHMEN UND WAHL DER
PARAMETER 99 6.3.2 SIMULATION EINER FLUTWELLE AUF HORIZONTALEM
UNTERGRUND .... 101 6.3.2.1 FLUTWELLENSIMULATION MITTELS EINER
RECHTECKIGEN ER- SATZBRESCHE 103 6.3.2.2 FLUTWELLENSIMULATION MITTELS
EINER TRAPEZFOERMIGEN BRESCHE 105 6.3.3 SIMULATION EINES INSTATIONAEREN
WECHSELSPRUNGS 110 7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 117 LITERATUR 121
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