Numerical simulation of non-linear transient wave groups

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Günther F. Clauss
• Subject Area: Fluid Mechanics, Technical Thermodynamics and Thermal Energy Engineering
• Term: from 1999 to 2002
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5190916

Im Rahmen von vorangegangenen Forschungsvorhaben konnte die Leistungsfähigkeit von transienten Wellengruppen in der Modellversuchstechnik in der maritimen Technik sowie im Küsteningenieurwesen unter Beweis gestellt werden. Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist es, zur realitätsnahen Untersuchung von transienten Extremsituationen, die sich aus der Überlagerung unterschiedlicher Wellen eines gegebenen Seegangsspektrums ergeben, nichtlineare transiente Wellengruppen numerisch zu simulieren. Ausgehend von der potentialtheoretischen Beschreibung des vollständig nichtlinearen Strömungsproblems wird ein Zeitschrittverfahren entwickelt, daß auf der Methode der finiten Elemente nach Wu und Eatock Taylor basiert. Erste Berechnungsergebnisse belegen die Leistungsfähigkeit der vorgeschlagenen Methode. Im einzelnen gilt es, die vorhandene Software weiterzuentwickeln und systematisch zu validieren. Hierzu gehört die Implementierung verschiedener Wellenmaschinen sowie eines numerischen Absorptionsverfahrens, das Reflexionen an den Kanalwänden vermeidet. Große Bedeutung kommt der effizienten Netzgenerierung zu, da das gesamte Strömungsgebiet in jedem Zeitschritt neu diskretisiert werden muß. Zur experimentellen Validierung hochgradig nichtlinearer Wellengruppen sollen Versuche in der Zentraleinrichtung Versuchsanstalt für Wasserbau und Schiffbau (ZE VWS) der TU Berlin durchgeführt werden.

• DFG Programme: Research Grants