Der hydraulische Sprung in einer offenen Kanalströmung mit Bodenwelle (PDF)

Studienarbeit aus dem Jahr 2009 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Allgemeines, Note: 2,3, Fachhochschule Bielefeld (Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik), Veranstaltung: Fluidsimulation, Sprache: Deutsch, Abstract: FEM-Berechnung des Hydraulischen Sprunges an einer Bodenwelle in einem offenen Kanal.

Wird in einer offenen Kanalströmung ein kleines Hindernis, wie beispielsweise eine leichte Bodenwelle oder einige Steine durch eine überkritische Strömung angeströmt, so kommt es zum Wechsel in eine unkritische Strömung, indem sich der Wasserspiegel hinter dem Hindernis hebt und die Strömungsgeschwindigkeit absinkt. Ein solches Verhalten nennt man hydraulischer Sprung oder Wassersprung. Am Anfang des hydraulischen Sprunges entsteht nicht selten eine Deckwalze, in der ein Teil der Strömungsenergie dissipiert wird.

Ziel dieser Simulationsstudie war es, diesen hydraulischen Sprung, hervorgerufen durch eine Bodenwelle, für verschiedene Höhen des Wasserspiegels (und sich daraus ergebende verschiedene Froude-Zahlen) zu simulieren. Hierbei kam die CFD-Software Fluent zum Einsatz. Gerechnet wurde unter Berücksichtigung von Turbulenzen (k-epsilon-Modell), jedoch inkompressibel wegen geringer Mach-Zahlen.

In der Auswertung der Ergebnisse soll ein Vergleich mit Werten aus der Literatur erfolgen, in diesem Fall handelt es sich um analytische Resultate.