Description: Ziel des Projekts ist die Entwicklung von speziellen Limiter-Techniken für Strömungs- und Transportprobleme. Im Mittelpunkt der geplanten Arbeiten stehen hochauflösende Finite-Elemente-Verfahren zur Simulation von Ozeanströmungen auf unstrukturierten Gittern. In erster Linie sollen die von den Antragstellern entwickelten und analysierten Ansätze an problemspezifische Anisotropien angepasst werden, die in geophysikalischen Anwendungen auftreten. Die neuen Limiter werden in der Lage sein, die horizontalen und vertikalen Komponenten separat zu beschränken, um eine übermäßige Verschmierung durch die numerische Diffusion zu verhindern. Darüber hinaus sollen die bisherigen Limiter-Konzepte auf Vektorfelder - insbesondere Geschwindigkeiten und diffuse Flüsse - erweitert werden. Um die Positivitätserhaltung im Rahmen eines vertikalen Wirbelviskositätsmodells zu garantieren, ist eine Sonderbehandlung für heterogene Diffusionskoeffizienten und nichtlineare Quellterme vorgesehen. Die anisotropen Flusskorrektur-Schemata und Ableitungslimiter sollen in die Software-Pakete UTBEST3D und FESOM integriert werden. Die erwartete Reduktion der unphysikalischen Vermischung soll durch detaillierte numerische Studien quantifiziert werden.
Types:
SupportProgram
Origins:
/Wissenschaft/Helmholtz-Gemeinschaft/AWI
/Bund/UBA/UFORDAT
Tags:
Fluss
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Software
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Meeresgewässer
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Berechnungsverfahren
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Simulation
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Strömungsfeld
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Studie
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Technik
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Viskosität
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Arbeit
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Diffusion
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Forschung
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Turbulenz
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Verpackung
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Planung
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Verkehr
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Hang
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Betrag
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Verfrachtung
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ausgewählt
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besonder
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eingeschränkt
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spezifisch
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Antragsteller
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Finite Elemente
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Fluss [Bewegung]
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Konserve
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Leistungsfähigkeit
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Mischen
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Projekt
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Richtungsabhängigkeit
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Teil
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Vektor
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Region:
Bremen
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Organisations
Time ranges:
2013-01-01 - 2018-12-31
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: Anisotropic Slope Limiting Techniques for Ocean Flow Simulation on Unstructured Meshes
Description: The goal of this project is the development of special limiting techniques for flow and transport with a particular focus on unstructured finite element ocean models. The proposed research will extend the approaches proposed and analyzed by the applicants in their previous work by adding capabilities tailored for the problem-specific anisotropy in geophysical applications. The new slope limiters will be able to distinguish between the horizontal and vertical parts of the discretization and limit those parts in a segregated manner in order to minimize the numerical diffusion introduced by the limiting procedure. In addition, we propose to extend the slope limiting procedure to vector fields - such as the flow velocity and diffusive fluxes. The numerical treatment of highly heterogeneous diffusion coefficients and nonlinear source terms will also be addressed when it comes to the design of positivity-preserving numerical algorithms for the vertical eddy viscosity turbulence model. The anisotropic flux correction schemes and slope limiters will be integrated into the software packages UTBEST3D and FESOM. A numerical study will be performed to quantify the amount of spurious mixing.
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