-Untersuchungen und theoretische Ansätze
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- Arthur Franke
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1 MudSim: Zur Rheologie von Flüssigschlicken -Untersuchungen und theoretische Ansätze Dipl.-Ing Cha MudSim: Numerische Simulation der Dynamik von Flüssigschlick - (5. Mai 2011 München) Folie 1
2 1. Veranlassung des Projekts Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) MudSim Projekt MudSim A : Numerisches Modell entwickeln (Bundesanstalt für Wasserbau) MudSim B : Rheologische Untersuchung, theoretische Ansätze und numerisches Modell anwenden (Universität der Bundeswehr) Physikalische Eigenschaft des Schlick ( Viskosität, Schubspannung Numerisches Modell ( UnTrim ) Folie 2
3 1. Veranlassung des Projekts Projektsstelle -Emser Hafen (Ems) -Am Bremerhaven (Weser) Verschlickung Bagerkosten (2003): Elbe Weser Ems 3,5 Mio EUR 0,22 Mio EUR 16 Mio EUR ildquelle: Folie 3
4 1. Veranlassung des Projekts Die Verschlickung der Kutterhäfen im Land Wursten ( hier Dorum ) Folie 4
5 1. Veranlassung des Projekts Zur Beseitigung des Schlickanfalls fortlaufend Bagger im Einsatz Folie 5
6 Entwicklung der Schlickbaggermengen im Hamburger Hafen (Bildquelle: HPA) Folie 6
7 2. Ems und Weser Schlickproben Probenahmen in Ems und Weser Emden Emsproben Folie 7
8 2. Ems- und Weser Schlickproben Bremerhaven Weserproben Folie 8
9 1. Veranlassung des Projekts Folie 9
10 3. Rheologische Untersuchung der Schlickproben Partikelsizer Pycnometer Rheometer Messgrößen: Messtechnik: Korngrößen Partikelsizer (HORIBA LA-950) Trockendichte Pycnometer (Pycnomatic ATC) Schubspannung Viskosität Rheometer (Anton Paar MCR 51) Folie 10
11 Ansatz zur numerischen Modellierung Folie 11
12 Parametrisierung der Ansätze mittels MATLAB Worrall-Tulliani Ansatz τ (Φ,ŕ)=τy+μ00*ŕ+λ*Δμ*ŕ mit τ y = 93,13* Φ ^3,548 μ00 = μ0*exp(24,38* Φ) λ = b/(a*ŕ + b) Δμ = c* Φ Surface Fitting Tool von dem Matlab Folie 12
13 4. Hafenmessung Gesamtlänge 13,1m Aufgabe: Konzept: Simulation der Verteilung und Ablagerung von Schwebstoffen vom Quarzmehl - Ringkanal mit Innenbecken - Schwebstoffzugabe im Ringkanal - Schwebstoff-Ablagerung im Innenbecken (u.a. aufgrund der Sekundärströmung) Folie 13
14 Bau des Modells Bau des Innenbeckens Bau des Beckens Becken mit Ringkanal Wasserrad Folie 14
15 Messtechnik ADV-Sonde Vectrino Trübungs-Sonde BTG Dichtemessung Liquifant Geschwindigkeit und Turbulenz: ADV-Sonde (Vectrino 200 Hz) Schwebstoff-Konzentration im Wasser: Trübungssonde (BTG) Schwebstoff-Ablagerung -Lagerungsdichte: Dichtesonde Liquifant Folie 15
16 Ersatzmaterial Quarzmehl Physikalische Größe des Quarzmehls Quelle: Folie 16
17 Bau des Modells Aufbau des Quarzmehls: Korngröße von Quarzmehl ist ca.10 µm Gesamtmenge des Sanddammes sind ca. 2,5 ton Folie 17
18 Messergebnis der Strömungsgeschwindigkeit Folie 18
19 Messergebnis von Dichte durch Liquiphant Dichte des Hafenbeckens auf y-z Ebene Folie 19
20 4. Numerische Modellierung Schematische Darstellung der Dichteapproximation Folie 20
21 Der Quarzdamm als Anfangsbedingung Folie 21
22 Lage der Messpositionen zum Vergleich Folie 22
23 Vergleich der Strömungsgeschwindigkeit Tiefengemittelte Strömungsgeschwindigkeit an den sechs Pos. zwischen Numerik und Versuch Folie 23
24 Vergleich der Dichtemessergebnisse Dichte von Numerik [kg/m3] Dichte des Versuchs [g/cc] Folie 24
25 Ende Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Folie 25
Einleitung von Sole in die Innenjade (Systemtest im bestehenden 3D-HN-Modell der BAW)
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