folgt: 10.3 Ausblick hinauf: 10. Auswertung vorher: 10.1 Methoden und Kriterien

10.2 Schlussfolgerungen

Die Testrechnungen mit der Software ,,casu`` ergeben, dass das Basismodell die erwartete Funktionalität erfüllt (s. Abschnitt 9.2). Der implementierte Algorithmus ist mit den genannten Einschränkungen bezüglich Zeit- und Ortsschrittweite in der Lage, die dem Turbulenzmodell zu Grunde liegenden partiellen Differentialgleichungen zu lösen (s. Abschnitt 9.3). Das Turbulenzmodell verhält sich in bekannter Weise.

Für den Erosionsprozess kann eine Genauigkeitsabschätzung angegeben werden (s. Abschnitt 9.5.2). Dazu wird das Ergebnis des Standard-k--Modells mit der Berechnung verglichen, welche die Stabilitätsfunktion nach GALPERIN [12] verwendet und von der sich zeigen lässt (s. Abschnitt 9.4.3), dass sie stabil geschichtete Grenzschichtströmungen genauer als das Standardmodell approximiert.

Der Einfluss der Turbulenzdämpfung infolge stabiler Dichteschichtung auf die vertikale Mischung in freien Scherschichten kann realistisch simuliert werden (s. Abschnitt 9.4.2). Die mangelnde Realitätsnähe der verfügbaren Laborexperimente in der Literatur erschwert quantitative Vergleiche. Horizontale Mischungsvorgänge in freien Scherschichten können aus Mangel an Laborexperimenten nicht untersucht werden.

Bei der Simulation von Strömungen, die Sediment deponieren (s. Abschnitt 9.5.3), zeigt sich ein langwellig instationäres Verhalten der Turbulenz, das einen Vergleich mit stationären Gerinneströmungen ungeeignet erscheinen lässt. Mit der Langwelligkeit dieses instationären Verhaltens lässt sich vermuten, dass Strömungen in Kenterungsphasen unterschiedlich ablaufen, auch bei gleichen Randbedingungen. Dies könnte erklären, warum Deposition als episodisches Ereignis im Ästuar auftritt. Um diesen Effekt aber weitergehend interpretieren zu können, müssen zuerst experimentelle Befunde aus Labor oder Natur vorliegen.

Über das Zusammenwirken der vier empirischen Modelle^10.1 lässt sich Folgendes aussagen: In stehendem Wasser ist der abwärts gerichtete Massenstrom proportional zur Sinkgeschwindigkeit und variiert mit ihr um einen Faktor von ca. 10. Wie die Abschätzung des Einflusses der Sinkgeschwindigkeit auf den Massenstrom in einer annähernd durchmischten turbulenten Gerinneströmung in Abschnitt 5.6 ergibt, sinkt dieser Faktor auf ca. 1,4. Der zwischen Boden und Wasser auftretende Übergang des Sediments, der im Erosions-Depositions-Modell und im Konsolidierungsmodell abgebildet wird, steuert den Sedimentationsprozess am durchgreifendsten. Wie in Abschnitt 5.6 berechnet, führt die Verwendung der in der Natur auffindbaren Varianz der kritischen Erosions-Schubspannung zu Erosions-Massenströmen, die sich um einen Faktor von ca. 11 unterscheiden. Die Berechnung in Abschnitt 9.5.2 führt dazu, in einer typischen Erosionssituation die Genauigkeit der Schubspannungsberechnung des Standard-k--Modells mit 15% abzuschätzen. Die Verknüpfung mit dem Erosions-Depositions-Modell vergrößert den Fehler dann auf ca. 40%. Die Kopplung dieser beiden empirischen Modelle führt also zu einer Vergrößerung der Abweichungen. Daher ist es sinnvoll, auch beim Turbulenzmodell nach einer Verbesserung der Berechnungsergebnisse zu streben, selbst wenn die primär vom Turbulenzmodell beeinflussten Größen Abweichungen im von der Praxis tolerierbaren Rahmen aufweisen. folgt: 10.3 Ausblick hinauf: 10. Auswertung vorher: 10.1 Methoden und Kriterien