Modelundersøgelser

I dette afsnit er der lavet forskellige undersøgelser af opsætningen af model 1a og 1b i MIKE3.

Densitetens betydning for svingningstiden

I modelopsætningen i MIKE3 defineres saliniteten og temperaturen, og programmet udregner ud fra dette en densitet vha. en standard for havvand. Det betyder, at der ikke er anvendt en helt korrekt densitet i MIKE3 beregningerne. Det forventes, at densiteten har stor betydning for svingningstiden, hvilket ønskes underbygget med en beregning, hvor startsaliniteten sættes til 15 ‰ i stedet for 27,5 ‰ i model 1a.

For at kunne sammenligne de to opsætninger, ses der på den tid det tager, før svingningen vender. Dvs. at der er aflæst hvor lang tid der går før hastigheden i målepunktet første gang er lig 0. Tabel III.13.1 viser dette resultat.
Der er 5 sekunders forskel allerede på den første halve bølgebevægelse og dermed er det vist, at densiteten, ikke overraskene, har stor betydning for svingningstiden.

Vægfriktionens betydning for svingningstiden

Der er i alle beregninger i MIKE3 anvendt en vægruhed på 0,1 mm. Det er undersøgt, om det betyder noget for svingningstiden, at regne helt uden friktion langs siderne. Beregningen viste, at forskellen var meget begrænset og ubetydelig sammenlignet med densitetens betydning for svingningstiden.

Gridopløsningens betydning for opblandingen - numerisk dispersion

For at estimere betydningen af gridcellernes størrelse for den numeriske dispersion gennemføres en beregning med dobbelt cellestørrelse, og en tilsvarende beregning med en halvering af cellestørrelsen. Sidstnævnte er meget beregningstung og det ville ikke være realistisk at gennemføre alle beregningerne med denne gridstørrelse. Turbulensmodellen, der anvendes i disse beregninger er k-Epsilon.

Figur III.13.1 viser et udsnit af boksene med de tre forskellige gridstørrelser, der regnes på. Øverst ses et udsnit af griddet, som er anvendt i de øvrige MIKE3 beregninger. Midterst er cellestørrelserne fordoblet og nederst er cellestørrelserne halveret. Til sammenligning af opblandingsgraderne vises salinitets-profilerne efter 10 min beregning. Det skal hertil siges, at beregningen ikke er faldet til ro efter 10 minutter, så profilerne er udtryk for et øjebliksbillede, men for denne sammenlignings skyld er nøjagtigheden acceptabel.

På figur III.13.2 ses det tydeligt, at gridstørrelsen har stor betydning for den opblanding der beregnes. Det er vanskeligt at sige i hvor høj grad dette skyldes numerisk dispersion. Det, at griddet i modellen bliver gjort finere betyder jo samtidig, at turbulensmodellen får mindre betydning, idet en stadig større del af turbulensen simuleres direkte. Opblandingsgraderne ses af tabel III.13.1.

På baggrund af ovenstående er det vist, at gridstørrelsens betydning er væsentlig, og at den opblanding der sker i modellerne, er stærkt afhængig heraf. Om dette kun er et udtryk for numerisk dispersion eller om, det i ligeså høj grad er et udtryk for, at k-Epsilon modellen har svært ved at beskrive opblandingen, er uvist. En tilsvarende undersøgelse kunne med fordel have være udført med Smagorinsky modellen, og det ville også være interessant at lave samme undersøgelse helt uden en turbulensmodel, for at kunne vurdere betydningen af disse. Dette ville dog have et større tidsmæssigt omfang, end det var muligt at medtage her.

Smagorinsky konstanten

I MIKE3 defineres Smagorinsky konstanten forskelligt i lodret og i vandret retning for at kompensere for, at der oftest anvendes gridceller, som har større udstrækning i det horisontale plan end i det lodrette. Dette er imidlertid ikke tilfældet her, og det er undersøgt, om det er forklaringen på, at opblandingen bliver så stor, når Smagorinsky modellen anvendes.
Tabel III.13.2 viser, at Smagorinsky konstanten ikke var forklaringen på den høje opblanding. Der er en lille forskel fra
83 % til 81 %, men denne afvigelse kan ligeså vel skyldes, at systemet ikke stod stille, da salinitetsprofilet blev aflæst.

[ Til toppen ]
[ Forrige | Næste ]