UNK

Basisinformationen

Programm-Name

UNK

Version

September 2019

Beschreibung

Juli 2018

Stichworte

Post-Prozessor
numerische Simulation
spektrales Seegangsmodell
unstrukturiertes Gitter
zwei-dimensional
instationär, nichtlinear
Erhaltungsgleichung für die Aktionsdichte (action density balance equation)
Seegang, Windsee, Dünung
Wellenausbreitung
Aufsteilung der Wellen
Refraktion durch Tiefenänderungen
Refraktion durch Strömung
Energieeintrag durch den Wind
nichtlinerae Dissipation im Wasserkörper
Dissipation durch Wechselwirkung mit der Gewässersohle
automatische Bestimmung des Zeitschritts zur Einhaltung des CFL-Kriteriums
statische, alternative Topografie
dynamische Topografie
portable SMP- und SIMD-Programmierung mit OpenMP

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

Kurzbeschreibung

Methode

Das Programm UNK (unstructured k-model) ist ein Postprocessor verschiedener mathematischer Strömungsmodelle und dient der Berechnung der Enstehung, Ausbreitung und Dissipation von Seegang im Ozean, in Küstengewässern oder Ästuarien. In seinem Berechnungs-Kern nutzt UNK das an dem GKSS-Forschungszentrum entwickelte Spektrale Seegangsmodell mit nichtlinearer Dissipation - K-Modell (siehe auch Literatur).
Ab Version 7.x prozessiert UNK Eingangsdaten, die mit alternativer oder dynamischer Topografie vorliegen. Die alternative Topografie weist statische Tiefen auf, die aber von denen der unerodierbaren Schicht abweichen können.

Physikalische Prozesse

Die folgenden physikalischen Prozesse werden von UNK berücksichtigt:

• Erhaltung der Aktionsdichte (action density) der Wellen;
• Advektiver Transport der Aktionsdichte der Wellen durch die Strömung;
• Aufsteilen der Wellen (shoaling) bei Änderung der Wassertiefe und/oder der Strömungsgeschwindigkeit;
• Refraktion der Wellen infolge horizontaler Gradienten der Wassertiefe und/oder der Strömungsgeschwindigkeit;
• Energieeintrag durch Wind an der Wasseroberfläche;
• Energieverluste durch turbulente Diffusion;
• Energieverluste durch Reibung an der Gewässersohle.

Berechnungsergebnisse

• integrale Seegangsparameter für Seegang, Windsee und Dünung:
  • signifikante Wellenhöhe;
  • Peak-Periode der Wellen;
  • mittlere Periode der Wellen TM-1;
  • Wellenperiode TM1;
  • Wellenperiode TM2;
  • mittlere Richtung der Wellenausbreitung;
  • mittlere Streuung (spread) der Wellenausbreitung;
  • Beschleunigung (durch Radiation Stress).
• zwei-dimensionale Seegangsspektren für Seegang, Windsee und Dünung:
  • Frequenz-Richtungsspektrum.

Validierungsdokument

Siehe Literaturhinweise.

Eingabe-Dateien

1. Eingabesteuerdaten (Dateityp unk.dat).
2. Steuerdaten für das K-Modell (Dateityp k_model.dat).

Hinweis: darüber hinaus benötigte Eingabedateien sind auf den Kennblättern der vorgenannten Dateien zu finden.

Ausgabe-Dateien

Details zu den Ausgabedateien sind auf dem Kennblatt zu der Datei des Typs k_model.dat zu finden. Des weiteren werden folgende Dateien erzeugt:

1. Druckerdatei mit Informationen zum Programmablauf (Dateityp unk.sdr);

Methode

siehe Dokumentation/Literatur.

Vorlauf-Programme

DATACONVERT, DIDASPLIT, DIDAMERGE, METDIDA, TM2DIDA, TR2DIDA, UNTRIM

Nachlauf-Programme

ABDF, BATCHPLOT, DAVIT, DIDAMERGE, DIDARENAME, DIDASPLIT, HVIEW2D, NCDELTA, NCPLOT, NCPOLO, XTRDATA, XTRLQ2, ZEITR

Weitere Informationen

Programmiersprache

Fortran90

zusätzliche Software

-

Originalversion

G. Lang

Programmpflege

G. Lang, S. Spohr, P. Schade

Dokumentation/Literatur

• Beispieldateien: siehe $PROGHOME/examples/unk/
• Schneggenburger, C. (1998) : Spectral Wave Modelling with Nonlinear Dissipation, Dissertation, 117 Seiten, Bericht Nr. GKSS 98/E/42, GKSS-Forschungszentrum Geesthacht.

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Strukturübersicht