UNTRIM2

Basisinformationen

Programm-Name

untrim2

Version

Januar 2020

Beschreibung

Januar 2022

Stichworte

numerische Simulation
Finite Differenzen
Finite Volumen
SubGrid-Technologie
unstrukturiertes orthogonales Gitter
zwei-dimensional, drei-dimensional
instationär, nichtlinear
konservative und nicht-konservative ELM für den Strömungsimpuls
hydrostatisch, nicht-hydrostatisch
reynoldsgemittelte Navier-Stokes-Gleichung (RANS)
Tidedynamik (lange Wellen)
Transport konservativer Substanzen (Salz, Temperatur, Schwebstoff, Tracer)
Zwei-Gleichungs Turbulenzmodellierung
Wehr und Schütz (pressurized flow)
mathematisches Verfahren UNTRIM2
Sub-Modell Dichteberechnung EQS
Sub-Modell Mischungswegmodellierung MIX
Sub-Modell Sinkgeschwindigkeitsmodellierung SV
Sub-Modell Morphodynamik SEDIMORPH (teilweise implementiert)
Sub-Modell Baggern und Verklappen DredgeSim (noch nicht implementiert)
Sub-Modell kurze Wellen (Seegang) K-Modell
portable SMP-Programmierung mit OpenMP
Offline Kopplung mit D-Water Quality Delft3D Suite
optionale programmatische Berechnung der Chunk-Größen für Ergebnisvariable (siehe File Chunking)
Ablage des Inhalts der ASCII-Eingabesteuerdateien in netcdf.nc (als Variable)
Ablage der MD5-Hash-Werte von Eingabedateien in netcdf.nc (als Variable)

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 UNTRIM2 dient der Simulation stationärer und instationärer Strömungs- und Transportprozesse in Gewässern mit freier Wasseroberfläche. Im Gegensatz zu klassischen Finite Differenzen Verfahren arbeitet UNTRIM2 auf einem unstrukturierten orthogonalen Gitter. Die Topografie des Modellgebietes kann mit Hilfe der SubGrid-Technolgie unterhalb der Auflösung des Berechnungsgitters mit großer Genauigkeit beschrieben werden.

Physikalische Prozesse

Die folgenden physikalischen Prozesse werden von UNTRIM2 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 untrim2.dat)
2. alle anderen Eingabedateien werden in der vorgenannten Eingabesteuerdatei sowie den dort weiter benutzten Steuerdateien beschrieben.

Ausgabe-Dateien

1. alle Ergebnisdateien werden in der Eingabesteuerdatei untrim2.dat sowie den dort weiter benutzten Dateien beschrieben. Siehe ferner cf-netcdf.nc sowie WAQ-Dateien.
2. Es können optional auch integrale Größen und Flüsse über den definierten Ausgabezeitraum in der cf-netcdf.nc Datei ausgegeben werden.
3. Druckerdatei mit Informationen zum Programmablauf (Datei des Typs untrim2.master.sdr).
4. (optional) Datei mit Testausgaben (Datei des Typs untrim2.trc).

Methode

-

Vorlauf-Programme

CREATE_SIMPLE_UNTRIM2_GRID, NCDVAR, NCMERGE, UTRPRE, UTRRND

Nachlauf-Programme

ABDF, DAVIT, DATACONVERT, GVIEW2D, LQ2PRO, NCAGGREGATE, NCANALYSE, NCAUTO, NCCHUNKIE, NCCUTOUT, NCDELTA, NCDVAR, NCMERGE, NCPOLO, NCPLOT, NC2TABLE, NCVIEW2D, NETCDFRASTERTOOL, QUICKPLOT, VVIEW2D, ZEITR

Weitere Informationen

Programmiersprache

Fortran90

zusätzliche Software

-

Originalversion

V. Casulli, G. Lang

Programmpflege

E. Rudolph, A. Sehili, H. Weilbeer

Dokumentation/Literatur

• siehe $PROGHOME/examples/untrim2009/

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Strukturübersicht