Stromingen
25 juni 2001 | 10.30 uur | Aula TU Delft
Promotie van mw. M.M. Busnelli | Ingeniero civiel, U.Tucumán, IHE M.Sc. Hydraulic Engineering.
Promotor | prof.dr.ir G.S. Stelling (fac. CiTG)
Numerical simulation of free-surface flows with steep gradients Het simuleren van vrije-oppervlakte stromingen met steile wateroppervlakte- of bodemhellingen is van algemeen praktisch belang voor waterbeheer in laagland en bergachtige stroomgebieden. Hierbij kan gedacht worden aan het breken van een dam, waardor een vloedgolf ontstaat die zich voortplant door het domein. De golfhoogte en -snelheid zijn belangrijke parameters. Andere voorbeelden zijn waterbouwkundige constructies zoals overlaten, woelbakken, stuwen en spuikanalen, waar hoge snelheden en watersprongen kunnen optreden. In bergachtige stroomgebieden ontstaan hoge snelheden en lokale watersprongen als gevolgen van de steile hellingen en de sterke natuurlijke geometrische veranderingen. De bovengenoemde problemen betreffen abrupte stromingveranderingen in tijd en ruimte. In dergelijke discontinue stromingen is het essentieel dat massa en impuls behouden blijven. Hierdoor worden sterke beperkingen aan numerieke schema's opgedrongen voor het simuleren van deze stromen. Impliciete algoritmes, zoals die ontwikkeld zijn voor kustgebieden en riviermondingen, hoewel erg efficiënt voor subcritische stromingen, zijn niet effectief voor dit type van stromingen. In dit proefschrift van Busnelli wordt een semi-impliciet numeriek model voor de behoudswetten voorgesteld om stroming met steile wateroppervlakte- of bodemhellingen in meerdere dimensies te simuleren. Een numerieke methode wordt voorgesteld om de complete 3D niet-hydrostatische vergelijkingen op te lossen. Verscheidene toepassingen illustreren het potentieel van het model, namelijk: het modelleren van de verticale structuur van vrije en verdronken watersprongen stroomafwaarts van kunstwerken, het simuleren van de stroming die ontstaat bij het breken van een dam, het morfologisch modelleren van "open check dams" en het modelleren van bresgroei bij dijken.
Afkortingen
BK Faculteit Bouwkunde
CiTG Faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen
ITS Faculteit Informatietechnologie en Systemen
TNW Faculteit Technische Natuurwetenschappen
LR Faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek
OCP Faculteit Ontwerp, Constructie en Productie
TBM Faculteit Techniek, Bestuur en Management
Aantekeningen