Projectsamenvatting
In het realiseren van een veilige, weerbare en bevaarbare delta zijn kustwaterbouwkundige constructies onontbeerlijk, bijvoorbeeld voor havens, landaanwinningen, het vaarwegnetwerk en scheepvaart. Bij het ontwerpen van dit soort constructies (zoals kademuren, golfbrekers, kunstmatige riffen en andere kustinfrastructuur) wordt steeds vaker gebruik gemaakt van zeer gedetailleerde computermodellen om het effect van golfaanval op deze constructies te simuleren. Deze categorie computermodellen – vaak aangeduid met de term Computational Fluid Dynamics (CFD) – kan door de hoge mate van detail zowel complexe fysische processen (zoals golfklappen op of golfoverslag over de constructie) als complexe constructies doorrekenen. Daarmee bevat dit type computermodel veel meer detail en complexiteit dan andere veelgebruikte computermodellen zoals Delft3D, XBeach en MIKE en behelst het dus een enorme potentie in het efficiënter (adaptief) ontwerpen van nieuwe en realistischer beoordelen van bestaande constructies.
Eén van de meest gebruikte CFD modellen binnen zowel de Nederlandse als de internationale kustwaterbouwsector is OpenFOAM. De keerzijdes van de grote complexiteit van een CFD model zoals OpenFOAM zijn dat het enerzijds veel rekentijd en -kracht van de computer en anderzijds veel expertise van de gebruiker vraagt. Het toepassen van OpenFOAM binnen de kustwaterbouwsector is nog opkomend, wat maakt dat het gebruik ervan nog niet zover ontwikkeld is als bij de vaker gebruikte minder complexe computermodellen het geval is. In de praktijk is het voor een modelleur vaak niet duidelijk a) waar men OpenFOAM wel of niet goed voor kan gebruiken, b) waar men dan in de modelschematisatie op moet letten en c) hoe men om moet gaan met de lange rekentijd die met de OpenFOAM simulaties gepaard gaat. Daarnaast wordt er – zowel in de praktijk als in de vakliteratuur – een aantal problemen waargenomen bij het tweedimensionaal modelleren met OpenFOAM, zoals overschatting van de hoeveelheid golfoverslag en luchtopsluiting in het model waar dat in werkelijkheid niet zou plaatsvinden. Een ongetoetste hypothese hierbij is dat deze problemen significant verminderen wanneer men dezelfde situaties driedimensionaal zou modelleren.
Binnen dit TKI project willen we enerzijds deze hypothese toetsen, anderzijds richtlijnen opstellen voor het modelleren van kustwaterbouwkundige constructies met OpenFOAM. In deze richtlijnen wordt de kennis en ervaring vanuit zowel de consortium-partners als de beschikbare literatuur gebundeld, om een modelleur handvatten te bieden bij de bovengenoemde typische knelpunten. Daarnaast wordt de bovengenoemde hypothese m.b.t. het twee- of driedimensionaal modelleren getoetst d.m.v. een vergelijking tussen de OpenFOAM modelresultaten van beide methodes enerzijds en metingen uit laboratoriumproeven anderzijds. Die hieruit opgedane inzichten en meetdata zullen op zichzelf gedissemineerd worden en daarnaast landen in de op te stellen richtlijnen. De richtlijnen dienen een aantal doelen, namelijk; i) de drempel voor OpenFOAM gebruik verlagen zodat het makkelijker wordt om de grote potentie van het model als instrument te benutten in projecten binnen de sector, ii) het verbeteren van de kwaliteit van OpenFOAM resultaten doordat er voor de modelleur duidelijk is wat de aandachtspunten zijn bij de modelschematisatie en wat het (gevalideerde) toepassingsbereik van het model is, iii) inzicht en handelingsperspectief bieden bij de typisch lange rekentijden van het model, om de voorspelbaarheid van OpenFOAM inzet in planning en kosten te vergroten. Op deze manier wordt zowel het gebruiksgemak als de nauwkeurigheid van OpenFOAM modellen in de sector vergroot, wat zich kan vertalen in een efficiëntere ontwerpcyclus, een scherper, veiliger ontwerp van de constructie met een kleinere voetafdruk (zowel qua grondstoffen als qua uitstoot).
Partners
- Deltares
- Haskoning
- Van Oord
