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Direct numerical simulation of pattern formation in subaqueous sediment

水下沉积物图案形成的直接数值模拟

基本信息

批准号：
218077110
负责人：
Professor Dr. Markus Uhlmann
金额：
--
依托单位：
Institut für Hydromechanik (IfH)
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2012
资助国家：
德国
起止时间：
2011-12-31 至 2015-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/218077110?language=en
关键词：
Direct numerical simulation pattern formation

项目摘要

Ein ebenes Bett aus beweglichen Sedimentpartikeln in einem Gewässer ist meist instabil gegen- über kleinen Störungen, was zu wellenartigen Formationen führt, welche oftmals als Unterwasserdünen in Flussströmungen oder Küstenregionen beobachtet werden. Unser Ziel ist es, den der aquatischen Dünenbildung zugrundliegenden hydromechanischen Mechanismus zu untersuchen, und damit zum aus technologischer Sicht wichtigen Verständnis dieses Phänomens beizutragen. Zu diesem Zweck schlagen wir vor, hochauflösende numerische Simulationen durchzuführen, in denen alle relevanten Längen und Zeitskalen (inklusive des Nahfeldes um die Partikel) dargestellt werden. Wir werden die Ausbildung und die Entwicklung dieser Dünenformationen in einem ebenen Kanal mit einer großen Anzahl bewegter diskreter Partikel simulieren. Eine detaillierte Analyse der numerischen Daten wird es uns erlauben, die folgenden Fragestellungen zu untersuchen: Wodurch ist das Strömungsfeld und die Partikelbewegung während der Ausbildungs- und Entwicklungsphase der Dünen charakterisiert? Wie reagieren einzelne Partikel auf die kohärenten Strukturen der turbulenten Strömung? Bei welcher charakteristischen Wellenlänge wird das Sedimentbett instabil, und durch welche dimensionslosen Kennzahlen ist der Prozess bestimmt? Diese Daten werden es uns ermöglichen, bestehende Theorien zur Dünenbildung zu testen und mögliche Verbesserungen vorzuschlagen.

Ein ebenes Bett aus beweglichen Sedimentpartikeln in einem Gewässer ist meist instable gegen- über kleinen Störungen，was zu wellenartigen Formationen führt，welche oftmals als Unterwasserdünen in Flussströmungen or der Küstenregionen beobachtet韦尔登. Unser Ziel is es，den der aquatischen Dünenbildung zurundliegenden hydromechanischen Mechanismus zu untersuchen，und damit zum aus technologischer Sicht wichtigen Verständnis dieses Phänomens beizutragen. Zu diesem Zweck schlagen wir vor，hochauflösende numerische Simulationen durchzuführen，in denen alle relevanten Längen und Zeitskalen（inclusive des Nahfeldes um die Partikel）dargestellt韦尔登.我们将韦尔登的教育和发展放在一个卡纳尔运河上，它有一个巨大的安扎尔，这个运河被设计成一个类似的分区。通过对数值数据的详细分析，我们可以了解到碎片的分布情况：Strömungsfeld和Partikelbewegung的Wodeconstist是如何看待Dünen特征的Ausbildungs-und Entwicklungs-ase的？如何正确地将一个Partikel放在一个巨大的Strömung结构上？由于其良好的地质特征，沉积物是不稳定的，因此，如何确定沉积物的尺寸是最好的方法？这些数据韦尔登是我们的终极目标，是对教育理论的最佳检验，也是对语言的最佳解释。