Ihr professioneller Dienstleister für Strömungssimulationen
Am 27.10.2002 raste ein heftiger Sturm über die Niederlande, der überall große
Schäden anrichtete. Am Averijhaven in Wijk aan Zee wurden schwere 5cm
starke Bitumenmatten, die den Deich schützen, angehoben, verschoben und
beschädigt. Die notwendigen Reparaturen stellten sich als sehr kosten- und
zeitintensiv heraus. Rijkswaterstaat hat daher nach Lösungen gesucht, um
derartige Schäden in Zukunft zu verhindern. Da die Zerstörung, der sich wie
Dachziegel überlappenden Matten (22 m lang und 4,5 m breit) nur lokal
stattfand, schienen lokale Strömungsphänomene die Ursache zu sein. Bei der
Analyse der Windstatistiken zeigte sich, dass diese Störfälle immer bei
zunehmenden und auf Südwest drehenden Winden auftraten. Da aber nur alle 4
Stunden der Wind vermessen wird, lagen Informationen über die
verursachenden temporären Böen nicht vor.
FlowMotion hat deshalb eine Untersuchung durchgeführt, um das Strömungs-
feld über der gesamten Region für verschiedene Windbedingungen zu unter-
suchen. Aus dieser Untersuchung sollte dann die Druck- und Schub-
spannungen entlang der Matten ermittelt werden. Da die eigentliche Ver-
schiebung der Matten nicht direkt berechnet wurde, sollte mit den aus dem
ermittelten Strömungsfeld resultierenden Druck- und Schubspannungen
Rückschlüsse gezogen werden, warum an manchen Stellen Kräfte auftreten,
die ausreichen könnte die Matten zu verschieben oder anzuheben.
Die Bestimmung des Strömungsfeldes und der Kräfte auf die Matten kann
sowohl experimentell im Windkanal, als auch mit numerischen Simulationen
durchgeführt werden. Auf Grund der gebotenen Eile wurden in dieser Unter-
suchung Strömungssimulationen (CFD Computational Fluid Dynamics)
eingesetzt. Zunächst wurde ein Computermodell des Hafens mit den ver-
schiedenen Oberflächen wie Wasser, Dünen, Deiche und übriger Umgebung
erstellt. Außerdem wurden alle 314 Matten separat modelliert, um die Kräfte
auf jede einzelne Matte bestimmen zu können. Um das Strömungsfeld für die
verschiedenen Windbedingungen so realistisch wie möglich abbilden zu kön-
nen, flossen die Messwerte des niederländischen Wetterdienstes KNMI in die
Simulationen mit ein.
Durch die Simulationen wurde deutlich, dass die entstehenden Kräfte nicht ausreichend sind, um die gesamte Matten
zu bewegen. Weitere Analysen des Strömungsfeldes zeigten jedoch, dass auf Grund der Orientierung der Überlappung
der Matten, der Wind darunter greifen kann, Ecken und Seiten dieser Matten umschlagen und diese dann erst in
Bewegen kommen. Rijkswaterstaat untersucht daher, die Möglichkeit die Orientierung der Matten zu ändern.
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Beratendes
Ingenieurbüro für
Wärme- und Strömungstechnik
Herbststürme
Windbelastungsberechung für Deiche
Ministerie van
Verkeer en Waterstaat
www.verkeerenwaterstaat.nl
Simulationsmodell der Region
Averijhaven mit verschobenen
Matten
3D Abbildung des Strömungsfeldes
mit Hilfe von Stromlinien