Franzius Institut für Wasserbau und Küsteningenieurwesen

Franzius-Institut für Wasserbau und Küsteningenieurwesen Webseite

Projekte:

• GIGAWIND alpha ventus
• Hydrodynamik und Salinität im Weserästuar

Arndt Hildebrandt

Mehrere tausend Windanlagen werden für die Realisierung der politischen Ziele bezüglich der zunehmenden Nutzung von Offshore Windenergieanlagen (OWEA) als erneuerbare Energieform benötigt. Um das Vorhaben wirtschaftlich effizient umzusetzen und um die Windkraft auch gegenüber alternativen erneuerbaren Energieformen konkurrenzfähig zu halten, wird eine effiziente Serienproduktion angestrebt. Aus ingenieurtechnischer Sicht lässt sich eine Struktur möglichst effizient entwerfen, je genauer die zu Grunde liegenden Berechnungsmodelle die reale Situation abbilden. Dies betrifft sowohl die Modellierung der äußeren Einwirkungen, z. B. Wind und Seegang, als auch die Genauigkeit des Strukturmodells um die Reaktion auf Grund von Einwirkungskombinationen zu bestimmen. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich das Forschungsprojekt „GIGAWIND alpha ventus“ (BMU Förderkennzeichen: 0325032) innerhalb des Forschungsverbundes „Research at Alpha VEntus“ (RAVE) mit Fragestellungen bezüglich Design, Produktion und Monitoring von Gründungsstrukturen für OWEA. Das erste Teilprojekt behandelt unter anderem die Lastmodellierung und die zu erwartenden Einwirkungen aus brechenden Wellen. Mit Modellversuchen und numerischen Simulationen wird insbesondere die dynamische Belastung aus brechenden Wellen untersucht, um genauere Informationen über die Intensität und Position von Druckschlaglasten („Impact/Slamming“) zu erhalten. Die physikalischen Modellversuche dienen auch der Kalibrierung von numerischen Modellen, mit denen zusätzlich messtechnisch kaum erfassbare Strömungseigenschaften untersucht werden.

Veröffentlichungen:

• Hildebrandt, A., Schlurmann, T. (2011): Dynamische Belastungen durch brechende Wellen an Tripod-Strukturen aus dem physikalischen und numerischen Modell ,
  8. FZK - Kolloquium „Maritimer Wasserbau und Küsteningenieurwesen“, Hannover, 2011
• Hildebrandt, A. (2010): Physical Modeling and CFD Simulation of Wave Slamming on Offshore Wind Turbine Structures,
  ANSYS Conference & 28. CADFEM user's meeting, Aachen, 3.-5. November 2010
• Hildebrandt A., Schlurmann T. (2010): Pressure distribution of a breaking wave on a circular cylinder surface from laboratory experiments,
  Chinese-German Joint Symposium on Hydraulic and Ocean Engineering, Tianjin

Weitere Informationen:

• http://www.fi.uni-hannover.de

Anna Zorndt

Die zukünftigen durch den Klimawandel hervorgerufenen Veränderungen in Temperatur- und Niederschlagsmustern sowie erhöhte Meeresspiegel werden vielfältige Folgen haben, die auf regionaler Ebene bislang kaum untersucht sind. Vom Land Niedersachsen wurde daher das Forschungsvorhaben KLIFF - Klimafolgenforschung in Niedersachsen ins Leben gerufen. In einem Verbund von Universitäten, Forschungseinrichtungen und Behörden werden die Auswirkungen der Klimaänderungen auf Landwirtschaft, Ökologie, Wirtschaft und den Menschen für die Zeithorizonte 2030, 2070 und 2100 untersucht. Im Fokus des Forschungsthemas „A-KÜST“ des Verbundes (FT 7) stehen die Auswirkungen von Klimaänderungsszenarien im Küstengebiet Niedersachsens.

Das Ziel des am Franzius-Institut angesiedelten Teilprojektes (FT 7 TP 5.2) ist es, die Auswirkungen des Klimawandels auf Hydrodynamik und Salinität im Weserästuar zu berechnen. Die Berechnung der Salzwasserintrusion ins Ästuar erfolgt mit Hilfe eines 3D hydrodynamischen Simulationswerkzeugs, das besonders für die skalenübergreifende Modellierung von komplexen Fluss-Ästuar-Schelf-Ozean Systemen geeignet ist (SELFE, siehe http://www.stccmop.org/CORIE/modeling/selfe). Die Diskretisierung beruht auf einem Dreiecksnetz finiter Elemente in der Horizontalen und hybriden sz-Levels in der Vertikalen. Die semi-implizite Berechnung sowie die Parallelisierung des Programmcodes ermöglichen eine genaue und effiziente Berechnung.

Der Film zeigt den Teil eines Hindcasts für den Zeitraum April 2009 (Links: Wasserspiegelauslenkung; rechts oben: Salzgehalte entlang der Flusskilometerlinie; rechts mitte: Beträge der Strömungsgeschwindigkeiten entlang der Flusskilometerlinie; rechts unten: Vergleich gemessener und berechneter Wasserspiegelauslenkung am Pegel Bremerhaven).

Veröffentlichungen:

• A. Zorndt , J. Saalbach, T. Schlurmann (2011): Modeling salt intrusion into the Weser Estuary using a semi-implicit Eulerian-Lagrangian finite-element approach comparing different advection schemes for salinity calculation , MUM 2011 - The 10th International Workshop on Multiscale (Un-)structured Mesh Numerical Modelling for coastal, shelf and global ocean dynamics, 22. August 2011

Konferenzbeiträge:

• Zorndt, A., Wurpts, A., Schlurmann, T. (2011): Aufbau und Kalibrierung eines 3D-hydrodynamisch-numerischen Ästuarmodells zur Abbildung der Salzintrusion in tidebeeinflussten Gewässern unter Berücksichtigung von Klimaszenarien , 8. FZK-Kolloquium - Maritimer Wasserbau und Küsteningenieurwesen, Forschungszentrum Küste, Hannover, 10. März 2011

Weitere Informationen:

• Projekt KLIFF
• Film der Simulation
• Numerische Modellierung
• http://www.fi.uni-hannover.de