2023-06-252023-06-25https://tore.tuhh.de/handle/11420/15615The ability to accurately simulate the propagation of free surface waves and the corresponding fluid-structure-interactions are important topics in computational fluid mechanics, especially applications in the maritime industry and research. The main difficulty in applying RANSE-based simulation techniques is minimizing undesired wave reflections at the boundaries of the computational domain, since such reflections can lead to considerable uncertainties in the simulation results. By introducing source terms into the governing equations within a zone in the vicinity of the domain boundary, outgoing waves can be damped. Another way to reduce wave reflections is to couple the RANSE solver with a second flow solver. In this case, the RANSE solution can be blended to the solution of the other flow solver. Within the current state of knowledge, selecting the optimum source terms is a problem which remains insufficiently investigated. Hence, the main aim of this research project is to develop adaptive approaches for minimizing undesired wave reflections. In this case, the source terms will be adjusted with respect to incoming waves so that they are set to their optimum values at all times during the simulation. The developed approaches will minimize undesired wave reflections and enable prediction of the corresponding uncertainties before starting the simulation. After sufficient validation for simplified 2D and 3D cases, the applicability of the developed methods will be demonstrated for typical three-dimensional maritime flow simulation problems.Genaue Simulationen der Ausbreitung von Oberflächenwellen und damit verbundene Fluid-Struktur-Interaktionen sind wichtige Probleme in der numerischen Strömungsmechanik mit besonderer Relevanz für maritime Forschung und Industrie. Bei der Verwendung von RANSE-basierten Lösern entstehen unerwünschte Wellenreflexionen an den Rändern des Rechengebiets, die zu beträchtlichen Unsicherheiten in den Ergebnissen führen können. Durch Einbringen von Quelltermen in die Erhaltungsgleichungen innerhalb einer an den Gebietsrand angrenzenden Zone können von dort ausgehende Wellen gedämpft werden. Andere Möglichkeiten zur Vermeidung von unerwünschten Wellenreflexionen können mithilfe einer Kopplung der RANSE- basierten Simulation an einen anderen Strömungslöser realisiert werden. In diesem Fall werden die Ergebnisse der RANSE-basierten Simulation in die Ergebnisse des anderen Strömungslösers übergeblendet. Nach derzeitigem Wissensstand ist die optimale Wahl der Quellterme, um unerwünschte Reflexionen effektiv zu minimieren, noch nicht hinreichend untersucht worden. Im Rahmen des Forschungs-vorhabens sollen adaptive Verfahren entwickelt werden, welche sich an die einlaufenden Wellen automatisch anpassen und die Quellterme stets optimal einstellen. Dadurch sollen eine zuverlässige Minimierung unerwünschter Wellenreflexionen erreicht und eine Abschätzung der zugehörigen Unsicherheiten bereits vor der Strömungssimulation ermöglicht werden. Nach ausreichender Validierung für vereinfachte 2D- und 3D-Fälle soll die Praxistauglichkeit der entwickelten Verfahren für typische dreidimensionale maritime Strömungssimulationen demonstriert werden.