Efficiënt berekenen van vertikale strukturen

Abstract

Bij het oplossen van vragen over de morfodynamische processen die zich voor de kust afspelen, is inzicht in de dynamiek van vooroever en brandingsruggen onontbeerlijk. Een instrument dat hierbij aan bij kan dragen is het ARGUS videosysteem dat in het kader van het KUST*2000 onderzoekprogramma bij Bergen Egmond zal worden opgesteld. Een vergelijkbaar videosysteem is reeds in gebruik in Noordwijk. Ondanks de vorderingen die met dit systeem worden behaald, kent het systeem zijn beperkingen. Integratie met een golfvoortplantingsmodellijkt een geschikte benadering voor kustlangse uniforme banksystemen. Echter de morfologie van deze banken is minder kustlangs dan wordt aangenomen. Het onderkennen van muigeulen zal een uitbreiding van de interpretatietechniek naar drie dimensies vragen, waarbij naast het golfvoortplantingsmodel ook een 3D-stromingsmodel zal moeten worden ingezet. Door de snelle ontwikkeling van de computertechnologie is het sinds enige tijd mogelijk de bewegingsvergelijkingen voor stroming met een vrij oppervlak (zoals bijvoorbeeld zeeën en estuaria) volledig drie-dimensionaal op te lossen. Echter, voor praktische situaties kan een volledig drie-dimensionaal model inefficiënt en duur zijn. Dit geldt zeker wanneer men geïnteresseerd is in de morfologische ontwikkeling van kustprofielen waarvoor geldt dat de karakteristieke tijdschalen een orde van grootte van maanden of zelfs jaren hebben. Versnelling van de berekeningen is in deze gevallen vanuit praktisch oogpunt gezien een noodzaak. Een voorwaarde hierbij is echter wel dat informatie over de vertikale strukturen van de stroming hierbij niet verloren gaat. In dit rapport zullen de mogelijkheden voor het efficiënt berekenen van vertikale strukturen in 3D-modellen besproken worden. Daarbij moet onderscheid gemaakt worden tussen het beperken van de rekentijd per tijdstap en het terugbrengen van de totale rekentijd door grotere tijdstappen te nemen. Voorts is het mogelijk de vereenvoudigingen te rangschikken naar mathematisch fysisch (mf) of numerieke (num) aard. In onderstaande tabel worden de te behandelen onderwerpen schematisch weergegeven. In hoofdstuk 5 zal een overzicht van de te verwachten rekentijden worden gegeven, gevolgd door de conclusies en aanbevelingen in hoofdstuk 6.Hydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience