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TRIM-2D

Aus BAWiki

Basisinformationen

Programm-Name

TRIM-2D

Version

12.x

Beschreibung

März 2003

Stichworte

numerische Simulation
Finite Differenzen Methode
zwei-dimensional, instationär, nichtlinear
Flachwassergleichungen
Tidedynamik
Advektions-Diffusions-Gleichung
Salztransport
Schwebstofftransport
Sedimentation und Erosion
Geschiebetransport (Bed Load)
mathematisches Verfahren TRIM-2D
portable SMP-Programmierung mit OpenMP
Bodenevolution als Ergebnis von Schwebstoff- und/oder Geschiebetransport

Kurzbeschreibung

Das auf der Methode der Finiten Differenzen basierende zwei-dimensionale mathematische Verfahren TRIM-2D dient der Simulation stationärer und instationärer Strömungs- und Transportprozesse in Gewässern mit freier Wasseroberfläche. Die folgenden physikalischen Prozesse werden von TRIM-2D berücksichtigt:

  • Flachwassergleichungen
  • lokale Beschleunigung (Massenträgheit)
  • advektive Beschleunigung
  • Coriolisbeschleunigung
  • barotroper Druckgradient
  • barokliner Druckgradient (tiefenintegriert)
  • turbulente Diffusion und Strömungsdispersion
  • Bodenreibung
  • Impulseintrag durch den Wind
  • zeitvariable Höhenlage von Sohlschwellen
  • Transport von gelösten Substanzen und Schwebstoffen im Wasserkörper
  • lokale Veränderung der Konzentration
  • advektiver Transport durch die Strömung
  • turbulente Diffusion und Strömungsdispersion
  • turbulenzabhängige Sinkgeschwindigkeit von Schwebstoffen
  • Austausch von suspendierten Sedimenten an der Gewässersohle
  • Resuspension abgelagerter Schwebstoffe oberhalb einer kritischen Sohlschubspannung (kritische Resuspensionsspannung)
  • Deposition suspendierter Schwebstoffe unterhalb einer kritischen Sohlschubspannung (kritische Depositionsspannung)
  • Transport von Sedimenten an der Gewässersohle
  • Geschiebetransport nach Transportkapazitätsformel (vanRIJN, BAGNOLD)
  • Morphodynamik der Gewässersohle
  • Netto-Erosion / -Ablagerung von Schwebstoffen;
  • Netto-Erosion / -Ablagerung von Geschiebe.

Die turbulenten Diffusion sowie die Strömungsdispersion wird durch konstante Koeffizienten beschrieben.

Mit Hilfe des mathematischen Verfahrens TRIM-2D können die folgenden Größen berechnet werden:

  • Wasserspiegelauslenkung der freien Oberfläche
  • tiefengemittelte Strömungsgeschwindigkeit
  • tiefengemittelter Salzgehalt
  • tiefengemittelte Schwebstoffkonzentration
  • Schwebstoffvorrat an der Gewässersohle
  • Transportkapazität für Geschiebe
  • Geschiebevorrat an der Gewässersohle
  • Bodenschubspannungen
  • Windschubspannungen
  • Tiefenerosion
  • zeitvariable Lage der Gewässersohle

Eine ausführliche Beschreibung ist in dem Standard Validierungs Dokument für das mathematische Verfahren TRIM-2D enthalten.

Eingabe-Dateien

  1. allgemeine Eingabedaten (Dateityp trim2d.dat)
  2. allgemeine Eingabedaten Geschiebetransport (Dateityp trim2d.bed.dat)
  3. Genauigkeit des Lösers (Dateityp relax.dat)
  4. Topographie und Indexfelder (Dateityp tr2.topo.bin.ind)
  5. Hydrodynamik-Randwertzeitreihen (Dateityp tr2.rbh.bin.i und Dateityp tr2.rbh.bin)
  6. (optional) Salzgehalts-Randwertzeitreihen (Dateityp tr2.rbs.bin.i und Dateityp tr2.rbs.bin)
  7. (optional) Schwebstoffgehalts-Randwertzeitreihen (Dateityp tr2.rbc.bin.i und Dateityp tr2.rbc.bin)
  8. (optional) Wehrhöhe-Zeitreihen (Dateityp tr2.rbw.bin.i und Dateityp tr2.rbw.bin)
  9. (optional) Windfeld (Dateityp tr2.met.bin.i und Dateityp tr2.met.bin)
  10. (optional) Beschreibung der Bodenkenngrößen (Dateityp soil.dat)
  11. (optional) Verteilung der Bodenkenngrößen (Dateityp tr2.soil.bin.ind)
  12. (optional) Anfangszustand (Dateityp tr2.result)
    TR2first_H: Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle
    TR2first_S: Salzgehalt
    TR2first_C: Schwebstoffgehalt
    TR2first_B: Schwebstoffvorrat an der Sohle
    TR2first_L: Geschiebefracht, Geschiebevorrat an der Sohle
  13. (optional) Profil-Topographie (Dateityp profil05.bin)

Ausgabe-Dateien

  1. Systemzustand am Ende der Berechnung (Dateityp tr2.result)
    TR2last_H: Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle
    TR2last_S: Salzgehalt
    TR2last_C: Schwebstoffgehalt
    TR2last_B: Schwebstoffvorrat an der Sohle
    TR2last_L: Geschiebefracht, Geschiebevorrat an der Sohle
    TR2last_A: optionale Größen (z.B. Windschubspannungen, Bodenschubspannungen)
  2. (optional, bei morphodynamischer Simulation) Endzustand der Topographie und Indexfelder (Dateityp tr2.topo.bin.ind)
  3. (optional) Dateien mit Berechnungsergebnissen (Dateityp tr2.result)
  4. (optional) Zeitserien der Berechnungsergebnisse an Sonderknoten (Dateityp knoerg.bin)
  5. (optional) Berechnungsergebnisse auf Profilen (Dateien des Typs dirz.bin.r, dirz.bin.i und dirz.bin)
  6. (optional) Sicherung des Systemzustands in regelmäßigen Zeitabständen (Dateityp tr2.result)
    TR2save_H: Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle
    TR2save_S: Salzgehalt
    TR2save_C: Schwebstoffgehalt
    TR2save_B: Schwebstoffvorrat an der Sohle
    TR2save_L: Geschiebefracht, Geschiebevorrat an der Sohle
    TR2save_A: optionale Größen (z.B. Windschubspannungen, Bodenschubspannungen)
  7. Druckerdatei mit Informationen über die wesentlichen Parameter sowie den Programmablauf (Dateityp trim2d.echo)
  8. (optional) Datei mit Testausgaben (Dateityp trim2d.trc)

Methode

Siehe hierzu die ausführlichen Informationen in dem Standard Validierungs Dokument.

Vorlauf-Programme

FD2MET, MKRDAT, TR2LQ2, TR2VOR, TR2RND

Nachlauf-Programme

DIDAMERGE, DIDAMINTQ, DIDARENAME, DIDASPLIT, ENERF, GVIEW2D, LQ2PRO, PGCALC, TIDKEN, TR2APP, TR2ASCII, TR2DIDA, TR2GEOM, TR2KACHEL, TR2MODATE, TRIMKACH, TRVZR, VVIEW2D, VTDK, XTRDATA, ZEITR

Weitere Informationen

Programmiersprache

Fortran90

zusätzliche Software

-

Originalversion

V. Casulli, R. T. Cheng,G. Lang, E. Rudolph

Programmpflege

H. Weilbeer, E. Rudolph

Dokumentation/Literatur

$PROGHOME/examples/trim2d/, Standard Validierungs Dokument, Allgemeine Informationen: Numerische Methoden für Strömungen, Stoff- und Wärmetransport.


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Strukturübersicht