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UNTRIM2007

Aus BAWiki

Basisinformationen

Programm-Name

untrim2007

Version

März 2015

Beschreibung

April 2018

Stichworte

numerische Simulation
Finite Differenzen
Finite Volumen
unstrukturiertes orthogonales Gitter
zwei-dimensional, drei-dimensional
instationär, nichtlinear
hydrostatisch, nicht-hydrostatisch
reynoldsgemittelte Navier-Stokes-Gleichung (RANS)
Tidedynamik (lange Wellen)
Transport konservativer Substanzen (Salz, Temperatur, Schwebstoff, Tracer)
Zwei-Gleichungs Turbulenzmodellierung
mathematisches Verfahren UNTRIM2007
Sub-Modell Dichteberechnung EQS
Sub-Modell Mischungswegmodellierung MIX
Sub-Modell Sinkgeschwindigkeitsmodellierung SV
Sub-Modell Morphodynamik SEDIMORPH
Sub-Modell Baggern und Verklappen DredgeSim
Sub-Modell kurze Wellen (Seegang) K-Modell
portable SMP-Programmierung mit OpenMP

Danksagung: This project took advantage of netCDF software developed by UCAR/Unidata (www.unidata.ucar.edu/software/netcdf/).

Kurzbeschreibung

Methode

Das auf der Methode der Finiten Differenzen / Finite Volumen basierende zwei- und drei-dimensionale mathematische Verfahren UNTRIM2007 dient der Simulation stationärer und instationärer Strömungs- und Transportprozesse in Gewässern mit freier Wasseroberfläche. Im Gegensatz zu klassischen Finite Differenzen Verfahren arbeitet UNTRIM2007 auf einem unstrukturierten orthogonalen Gitter.

Physikalische Prozesse

Die folgenden physikalischen Prozesse werden von UNTRIM2007 derzeit berücksichtigt:

  • reynoldsgemittelte Navier-Stokes-Gleichung (RANS)
    • lokale Beschleunigung (Massenträgheit)
    • advektive Beschleunigung
    • Coriolisbeschleunigung
    • barotroper Druckgradient
    • barokliner Druckgradient
    • hydrostatische oder nicht-hydrostatische Druckverteilung
    • horizontale turbulente Viskosität (lokal isotrop, zeit- und ortsvariabel)
    • turbulente Viskosität in Vertikalrichtung unter Berücksichtigung der vertikalen Dichteschichtung
    • Bodenreibung
    • Impulseintrag durch den Wind
    • Quellen und Senken
    • zeitvariable Bodenevolution
    • Körperkräfte durch Seegang
  • Transport konservativer Substanzen
    • lokale Veränderung
    • advektiver Transport durch die Strömung
    • optionaler flux limiter : Minmod, van Leer oder Superbee
    • horizontale turbulente Diffusivität (lokal isotrop, zeit- und ortsvariabel)
    • turbulente Diffusivität in Vertikalrichtung unter Berücksichtigung der vertikalen Dichteschichtung
    • Sinkgeschwindigkeit, Deposition und Erosion (bei Schwebstoffen)
    • Quellen und Senken
    • Senken mit unmittelbarer Wiedereinleitung an einem anderen Ort, mit der Möglichkeit zur Abwandlung der Einleitungstemperatur sowie des Einleitungssalzgehalts gegenüber den entsprechenden Entnahmewerten.
  • Turbulenzmodellierung
    • konstant
    • Mischungsweg (verschiedene Ansätze)
    • Zwei-Gleichungs-Modell (turbulente kinetische Energie, verallgemeinerte turbulente Längenskala)

Primäre Berechnungsergebnisse

  • Wasserspiegelauslenkung der freien Oberfläche
  • Lage der Gewässersohle und Bodenevolutionsrate
  • Strömungsgeschwindigkeit
  • Substanzkonzentration (Salzgehalt, Temperatur, Schwebstoffgehalt, Tracer)
  • turbulente kinetische Energie und turbulente Längenskala
  • hydrodynamischer Druck

Eingabe-Dateien

  1. allgemeine Eingabedaten (Datei des Typs untrim2007.dat)
  2. alle anderen Eingabedateien werden in der vorgenannten Eingabesteuerdatei sowie den dort weiter benutzten Steuerdateien beschrieben.
  3. (optional) DMQS-Metadaten werden sowohl in den Batch-Dateien eines Simulationslaufes als auch zentral in einem Auftragsskript gesetzt. Details finden sich unter http://wiki.baw.de/de/index.php/Erfassung_der_Metadaten_einer_Simulation.
  4. (optional) Alternativ zu den DMQS-Metadaten können globale Metadaten in einer Datei des Typs nc_meta.dat) gesetzt werden. Falls die Datei nc_meta.dat in dem Arbeitsverzeichnis vorhanden ist, so wird sie automatisch gelesen. Anderenfalls wird auf die gleichnamige Datei in dem Verzeichnis $PROGHOME/cfg zurückgegriffen.

Ausgabe-Dateien

  1. alle Ergebnisdateien werden in der Eingabesteuerdatei untrim2007.dat sowie den dort weiter benutzten Dateien beschrieben.
  2. Es können optional auch CF-NETCDF.NC Dateien erzeugt werden.
  3. Es können optional auch integrale Größen und Flüsse über den definierten Ausgabezeitraum in der CF-NETCDF.NC Datei ausgegeben werden.
  4. Druckerdatei mit Informationen zum Programmablauf (Datei des Typs untrim2007.master.sdr).
  5. (optional) Datei mit Testausgaben (Datei des Typs untrim2007.trc).

Methode

-

Vorlauf-Programme

UTRPRE, UTRRND

Nachlauf-Programme

ABDF, BATCHPLOT, DATACONVERT, DAVIT, DIDAMINTQ, GVIEW2D, HVIEW2D, NCAGGREGATE, NCANALYSE, NCAUTO, NCCHUNKIE, NCCUTOUT, NCDELTA, NCPLOT, NC2TABLE, UNTRIM2007MONITOR, VTDK, VVIEW2D, XTRLQ2, ZEITR

Weitere Informationen

Programmiersprache

Fortran90

zusätzliche Software

-

Originalversion

V. Casulli, G. Lang

Programmpflege

E. Rudolph, A. Sehili, H. Weilbeer

Dokumentation/Literatur

  • siehe $PROGHOME/examples/untrim2007/

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