Verbundprojekt EWave: Energiemanagementsystem Wasserversorgung; Methodenentwicklung und prototypischer Einsatz eines integrierten Managementsystems für die energie- und ressourcenoptimierte Planung und Betriebsführung, Teilprojekt 5 (DE/BMBF/02WER1323E)
Refine
Departments, institutes and facilities
Document Type
- Part of a Book (6)
- Article (4)
- Conference Object (2)
- Report (1)
Has Fulltext
- no (13)
Keywords
Network aggregation
(2020)
Demand forecast
(2020)
Die im Folgenden dargestellten wichtigsten Ergebnisse des Teilprojektes 5 "Mathematische Beschreibung der relevanten physikalischen Prozesse und numerische Simulation von Wasseraufbereitung und -verteilung" beziehen sich auf die Arbeitspakete 2 "Daten und Methoden zum Modellaufbau, zur Zustandsschätzung, Prognose und Bewertung" und 3 "Physikalische Modelle und Numerische Verfahren".
The simulation of fluid flows is of importance to many fields of application, especially in industry and infrastructure. The modelling equations applied describe a coupled system of non-linear, hyperbolic partial differential equations given by one-dimensional shallow water equations that enable the consistent implementation of free surface flows in open channels as well as pressurised flows in closed pipes. The numerical realisation of these equations is complicated and challenging to date due to their characteristic properties that are able to cause discontinuous solutions.
Von Fluiden durchströmte Rohr- und Kanalnetzwerke spielen in vielen technischen Anwendungen eine zentrale Rolle. Die beschreibenden hyperbolischen Modellgleichungen basieren auf Erhaltungsgesetzen von Masse, Impuls und Energie. Dazu können Konvektions-Diffusions-Reaktionsgleichungen kommen, falls die Fluide Inhaltsstoffe transportieren und deren chemisch-biologische Reaktionen betrachtet werden. Für die verschiedenen Modellgleichungen wird ein einheitlicher numerischer Lösungsansatz vorgeschlagen. Die Ortsdiskretisierung erfolgt mit dem Kurganov-Levi Verfahren. Damit können Stoßwellen aufgelöst werden, ohne auf die Eigenstruktur der hyperbolischen Systeme zurück zu greifen. Je nach Anwendungsgebiet können dann unterschiedliche Verfahren zur Lösung der entstehenden Systeme gewöhnlicher oder differential-algebraischer Gleichungssysteme eingesetzt werden. Anhand von Testproblemen mit unstetigem Lösungsverlauf wird die Eignung der gewählten Diskretisierungsansätze demonstriert.