(GRS-734) Vertiefende Untersuchung lokaler Strömungseffekte im Nahbereich eines Transportunfalls

Förderkennzeichen 4720E03300

Im vorliegenden Eigenforschungsvorhaben wurden die im Vorgängervorhaben 4717E03370 begonnenen Arbeiten zur Durchführung von Ausbreitungsrechnungen mithilfe von Computational Fluid Dynamics- (CFD-)Simulationen fortgeführt.

Ein Fokus lag auf der Anpassung der gewählten Randbedingungen und Einstellungen der Simulationen, um die im Vorgängervorhaben beobachteten Abweichungen (gemäß des verwendeten Vergleichsparameters) zwischen Experiment und Simulation zu verstehen und zu reduzieren. Hierfür wurden zwei unterschiedliche experimentelle Datensätze verwendet, die Umströmung einerseits eines Blockes im Windkanal und andererseits zahlreicher Container (in Realität sowie im Windkanal). In beiden Situationen zeigte sich, dass die verwendeten Optimierungsansätze nur bis zu einem gewissen Grad zu einer höheren Übereinstimmung zwischen Experiment und Simulation führten. Die erreichten Werte lagen jedoch in der Größenordnung von vergleichbaren internationalen Untersuchungen derselben Datensätze. Außerdem wurden zwei grundsätzlich verschiedene Ansätze der Turbulenzmodellierung untersucht und hinsichtlich verschiedener Aspekte (u. a. numerische Genauigkeit und Anforderungen sowie notwendige Rechenzeit) verglichen.

Mit dem Ziel, zukünftig thermische Einflüsse (bspw. durch Brandereignisse) auf das Ausbreitungsverhalten näher zu untersuchen, wurden im Rahmen des Forschungsvorhabens erste Simulationen durchgeführt, in denen zusätzlich lokale Dichteunterschiede aufgrund eines Hitzeeintrags berücksichtigt wurden. Zum einen zeigte bereits die Nutzung dieses Ansatzes der Betrachtung der strömenden Luft als kompressibles Medium für den Fall der umströmten Box im Windkanal eine erheblich höhere Übereinstimmung zwischen experimentellem und simuliertem Ausbreitungsverhalten, vorbehaltlich der Vergleichbarkeit anhand der verwendeten Parametrisierung. Zum anderen konnten die beobachteten Einflüsse (bspw. thermische Überhöhung) der untersuchten Arten des Hitzeeintrags im Vergleich mit internationaler Literatur plausibel gemacht werden.