Minimierung unerwünschter Wellenreflexionen an den Gebietsrändern in Strömungssimulationen mit freier Oberfläche basierend auf den Navier-Stokes Gleichungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Moustafa Abdel-Maksoud
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321791315

Genaue Simulationen der Ausbreitung von Oberflächenwellen und damit verbundene Fluid-Struktur-Interaktionen sind wichtige Probleme in der numerischen Strömungsmechanik mit besonderer Relevanz für maritime Forschung und Industrie. Bei der Verwendung von RANSE-basierten Lösern entstehen unerwünschte Wellenreflexionen an den Rändern des Rechengebiets, die zu beträchtlichen Unsicherheiten in den Ergebnissen führen können.Durch Einbringen von Quelltermen in die Erhaltungsgleichungen innerhalb einer an den Gebietsrand angrenzenden Zone können von dort ausgehende Wellen gedämpft werden. Andere Möglichkeiten zur Vermeidung von unerwünschten Wellenreflexionen können mithilfe einer Kopplung der RANSE- basierten Simulation an einen anderen Strömungslöser realisiert werden. In diesem Fall werden die Ergebnisse der RANSE-basierten Simulation in die Ergebnisse des anderen Strömungslösers übergeblendet.Nach derzeitigem Wissensstand ist die optimale Wahl der Quellterme, um unerwünschte Reflexionen effektiv zu minimieren, noch nicht hinreichend untersucht worden. Im Rahmen des Forschungs-vorhabens sollen adaptive Verfahren entwickelt werden, welche sich an die einlaufenden Wellen automatisch anpassen und die Quellterme stets optimal einstellen. Dadurch sollen eine zuverlässige Minimierung unerwünschter Wellenreflexionen erreicht und eine Abschätzung der zugehörigen Unsicherheiten bereits vor der Strömungssimulation ermöglicht werden. Nach ausreichender Validierung für 2D- und 3D-vereinfachte Fälle soll die Praxistauglichkeit der entwickelten Verfahren für typische dreidimensionale maritime Strömungssimulationen demonstriert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen