Flusssedimentbewegungen und ihre Auswirkungen
Die Bewältigung der Folgen von Sedimentbewegungen und -ablagerungen in und an europäischen Flüssen und Küsten kostet die EU-Regierungen jährlich viele Millionen Euro. Diese hohen Kosten sind teilweise das Resultat unserer Unfähigkeit zur genauen Modellierung der Bewegung und Mitnahme von Sedimenten. Ein Nachteil der derzeit üblichen Modellierungsverfahren besteht darin, dass sie weder die turbulente Struktur der Strömung noch die Wechselwirkungen zwischen der Strömung und dem Sediment ausreichend berücksichtigen. Das CFD-DEM-Projekt ("Numerical simulation of sediment entrainment") will nun diese Lücke schließen. Das von der EU geförderte Projekt wird untersuchen, auf welche Weise Turbulenzen die Mitnahme und Bewegung grober Teilchen im Bett eines offenen Kanals beeinflussen. Die zu erforschende Dynamik umfasst Widerstands- und Auftriebskräfte, Ausbuchtungsgrade, Blockaden durch sich stromaufwärts bewegende Partikel und die Auswirkungen der stromabwärts ziehenden Partikel. CFD-DEM hat bereits einige etliche wichtige Resultate erzielt. Dazu gehören eine neuartige Strategie zur Halbierung von Kräften (half-distributing forcing strategy) und numerische Resultate in Bezug auf die Sedimentmitnahme in turbulenten Kanalströmungen. Es zeigt sich eine enge Beziehung zwischen kontinuierlichen Partikelbewegungen und dem Fortschwemmen. Das Projekt vermaß außerdem erstmalig die auf sprungweise transportierte Partikel wirkenden hydrodynamischen Kräfte sowie den Partikelkollisionsprozess. CFD-DEM fand heraus, dass die Mechanismen zur Mitnahme und die zur kontinuierlichen Saltation von sandkorngroßen Teilchen verschieden sind. Die fertiggestellten CFD-DEM-Ergebnisse werden sehr nützlich für jene Behörden sein, die mit Sedimentablagerungen in Flüssen und anderen Wasserwegen zu kämpfen haben und sie bei einer wirksameren Planung von Eingriffen unterstützen.
