Marktübersicht freier hydrodynamischer Modelle : Hydrodynamische Modelle berechnen den Fließzustand eines Oberflächengewässers. Je nach Modelltyp werden Fließgeschwindigkeiten, Wasserstand und Sohlschubspannung entlang der Gewässerachse (1d), flächig (2d in der Horizontalen oder Vertikalen) oder räumlich (3d), stationär (zeitlich unveränderlich) oder instationär (zeitlich veränderlich) angegeben. Die Klassifizierung und Bezeichnung folgt unter dem Thema Simulation-Zoo genannten Grundtypen. Der marine Bereich wird ausgeklammert. Die Programme werden in alphabetischer Reihenfolge genannt.

Der Status des jeweiligen Programms wird wie folgt definiert:

• Status A : geeignet für wissenschaftliche Untersuchungen
• Status B : geeignet für die Ingenieurpraxis
• Status C : Allgemein anerkanntes Ingenieurprogramm

Basement

Kurzbeschreibung : Basement ist ein System von 1d- und 2d-HD-Programmen mit internen Strukturen und Erweiterungen. Es wird unter Leitung von Prof. Boes an der ETH Zürich entwickelt. Von dort kann es kostenlos bezogen werden. Das Programmsystem ist objektorientiert modular aufgebaut. Sediment- und Schadsstofftransport ist berechenbar. Eine Besonderheit ist die Option 1d-Flussgerinne in ein 2d-Vorland einzubetten. Das 1d-Programm ist gewässernetzwerkfähig. Hydraulische Strukturen (Wehre, Durchlässe u.ä.) lassen sich als innere Randbedingung definieren. Das Programmsystem verfügt ähnlich wie z.B. Hydro_AS-2d über keinen eigenen Preprozessor zur Datenaufbereitung. Für die 1d-Datenaufbereitung kann HEC-RAS, für die 2d-Datenaufbereitung SMS verwendet werden.

Klassifizierung : HD-SW-1D_ST_AD_S, HD-SW-2D_ST_AD_S

Lizenz : Freeware

Markteinführung : 2006

Status : B

Bezug : ETH Zürich

casu

Kurzbeschreibung : casu ist ein 3d-Gleichungslöser für Strömungen mit freier Oberfläche. Es wird hydrostatische Druckverteilung vorausgesetzt. Das Verfahren beruht auf Ansätzen von CASULLI (vgl. UNTRIM). Das Programm wurde von Dr. Jens Wyrwa entwickelt und wird von ihm an der Bundesanstalt für Gewässerkunde zur Gewässergütesimulation verwendet.

Klassifizierung : HD-3D

Lizenz : GPL

Markteinführung : 2003

Status : A

Bezug : Dr.-Ing. Jens Wyrwa

EPANET

Kurzbeschreibung : EPANET ist eine Software zur hydraulischen Analyse von Wasserversorgungsnetzen.
EPANET berechnet sowohl stationär als auch instationär Hydraulik und Wasserqualität in Druckrohrnetzen mit einer theoretisch unbegrenzten Anzahl von Knoten und Strängen. Das Leitungsnetz besteht aus Rohrleitungsstrang, Rohrleitungsknoten, Pumpen, Drosseln und Speichern. Für jeden Strang wird der Durchfluss und für jeden Knoten der Druck ausgegeben. Weiterhin können Stoffkonzentrationen, das Alter des Wassers sowie die Ausbreitung von Tracern über eine beliebige Anzahl von Zeitschritten simuliert werden. EPANET verfügt über eine integrierte Modellumgebung (IME) ähnlich der von SWMM (s.u.).

EPANET ist Teil von MIKE Urban.

Klassifizierung : HD_WQ

Markteinführung : etwa 2000

Status : C

Bezug : EPA

FESWMS-2DH

Kurzbeschreibung : FESWMS-2DH (Finite Element Surface Water Modeling System) ist ein hydrodynamisches Modell, das die instationären Flachwassergleichungen löst. Es berechnet sowohl unterkritische (strömend) als auch überkritische (schiessend) Strömung. Im Modell können Strukturen wie Wehre, Durchlässe und Brückenpfeiler definiert werden.

Klassifizierung : HD-SW-2D/S-WE-DL-BP

Lizenz : public domain

Markteinführung : ca. 1989

Status : C

Bezug : U.S. Geological Survey, Hydrologic Analysis Software Support Program

HEC-RAS

Kurzbeschreibung : Das Programm HEC-RAS besteht aus vier Komponenten: (1) stationäre Wasserspeigellagenberechnung (2) instationäre Abflusssimulation (3) Simulation mit beweglicher Sohle (Sedimenttransport) und (4) Wasserqualitätsanalyse. Die vier Komponenten nutzen eine gemeinsame Datengrundlage. Weiterhin enthält das Programm einige Bemessungsroutinen, die aufgerufen werden können sobald die maßgeblichen Wasserlagen berechnet wurden. Ab der Version 4.1 kann durch Verschneidung mit Raster-DGM-Daten die Flutgrenze bestimmt werden. Das Programm ist gewässernetzwerkfähig. HEC-RAS kann über eine Schnittstelle zum SMS-Preprozessor bedient werden.

Klassifizierung : HD-SW-1D_ST_WQ

Lizenz : Freeware

Markteinführung :

Status : C

Bezug : US Army Corps of Engineers

Kalypso WSPM

Kurzbeschreibung : Das Programm WSPM ist der Nachfolger von WSPWIN. Es basiert auf dem bekannten PASCHE-Rechenkern und berechnet stationär ungleichförmige Wasserspiegellagen. Verschiedene Fließgesetze sind wählbar. Komplexe Brücken- und Wehrgeometrien lassen sich berücksichtigen. Eine Anbindung an das hydrologische Modell Kalypso Hydrology ist möglich. Die Einbettung in die Oberfläche Kalypso erlaubt eine vereinfachte Programmbedienung.

Klassifizierung : HD-SW-1D/S-WE-BP

Lizenz : Freeware

Markteinführung : 2008

Status : B

Bezug : Björnsen Beratende Ingenieure GmbH

NaSt3DGP

Kurzbeschreibung : NaSt3DGP ist ein parallelisierter 3D-Gleichungslöser für die inkompressiblen Navier-Stokes Gleichungen.

Klassifizierung : HD-3D

Lizenz : GPL

Markteinführung : 2004

Status : B

Bezug : Universität Bonn Institut für numerische Simulation

OPENFOAM

Kurzbeschreibung : Die Entwicklung von OPENFOAM (Open Field Operation and Manipulation) wurde 1980s am Imperial College, London begonnen. OPENFOAM wurde 2004 open source. Ab 2011 wird es durch SGI unterstützt. Es ist sehr mächtiges Werkzeug zur Lösung vielfältiger Probleme aus der Kontinuumsmechanik und insbesondere der Strömungsmechanik. Eigene Lösungsverfahren können durch vorgefertigte Schemata auf Basis von FV- und FE-Methoden elegant umgesetzt werden. Es stehen RANS- und direkte Verfahren zur Turbulenzmodellierung zur Verfügung. Die Bedienung geschieht auf Kommandozeilenbasis. Das Postprocessing mittels ParaView und OpenDX wird unterstützt. Das Programmsystem wird im universitären Bereich seit einiger Zeit auch für hydromechanische Berechnungen verwendet.

Klassifizierung : HD-3D

Lizenz : GPL2

Markteinführung : 2004

Status : B

Bezug : SGI und die OPENFOAM-Foundation

RMA2

Kurzbeschreibung : RMA2 ist ein 2d-tiefenintegriertes Finite-Elemente-Programm zur Lösung der Navier-Stokes-Gleichung (Reynolds-Form) für turbulente Strömung. Es wird unterkritischer (strömender) Abfluss vorausgesetzt. Die Reibung wird mit der Chezy-Formel berechnet. Der Wirbelviskositätskoeffizient wird benutzt um die Turbulenz z berücksichtigen.

Klassifizierung : HD-SW-2D

Lizenz : public domain (nur bis SMS <9.0, ab SMS 9.0 Freeware)

Markteinführung : 1991

Status : C

Bezug : gebunden an SMS - Preprocessor, d.h. das Programm kommt zusammen mit dem Erwerb einer SMS-Lizenz. Für Details siehe : US Army Corps of Engineers

RMA4

Kurzbeschreibung : RMA4 ist ein Finite-Elemente Stofftransportmodell (AD) zur Berechnung der Wasserqualität. Es wird angenommen, dass die Konzentration über die Tiefe konstant verteilt ist. Die Konzentrationsverteilungen sechs verschiedener Stoffe, konservativer oder nicht konservativer Art, können simuliert werden.

Klassifizierung : HD-SW-2D_AD_WQ

Lizenz : public domain (nur bis SMS <9.0, ab SMS 9.0 Freeware)

Markteinführung : ca. 1991

Status : C

Bezug : gebunden an SMS - Preprocessor, d.h. das Programm kommt zusammen mit dem Erwerb einer SMS-Lizenz. Für Details siehe : US Army Corps of Engineers

SWMM

Kurzbeschreibung : SWMM (Storm Water Management Model) ist eine NA-Modell zur instationären Untersuchung von einzelnen Regenereignissen oder Langzeitsimulationen (kontinuierlicher Betrieb) für urbane Flächen. Es werden im Prinzip zwei Modelle gekoppelt: der Abfluss wird für Teileinzugsgebiete bestimmt (NA-Modell). Die lokalen Abflüsse werden dann in ein vereinfachtes HD-Modell bestehend aus Rohrleitungen, Gerinneabschnitten, Speichern, Pumpen und Regulierungbauwerken eingespeist. SWMM berechnet dynamisch die lokale Quantität und Qualität des Regenwasserabflusses in jedem Teileinzugsgebiet. An den Knoten des HD-Systems lassen sich dynamisch Abfluss, Wassertiefe und Wasserqualität ausgeben.

SWMM ist eines der ältesten Simualtionsmodelle im Wasserwesen. Es wurde 1971 entwickelt. Seitdem ist es mehrfach stark überarbeitet worden. Die aktuelle Version 5 ist eine komplette Neu-Implementierung. SWMM 5 vrfügt über eine Integrierte Modellumgebung (IME), die die Eingabe, Ausgabe und statistische Analyse unterstützt. Die grafische Ausgebe umfasst: farbkodierte Kartendarstellung von Entwässerungsflächen, Ganglinienplots, Profilplots und Tabellen.

Die letzte Version 5 wurde von EPA in Zusammenarbeit mit der Consulting Firma CDM, Inc. erstellt.

SWMM ist Teil von MIKE Urban.

Klassifizierung : HD_WQ/NA

Markteinführung : 1971

Status : C

Bezug : EPA

SSIIM

Kurzbeschreibung : ist ein 3d-Gleichungslöser für Strömungen mit freier Oberfläche. Es werden die Navier-Stokes-Gleichungen in Kombination mit einem k-epsilon-Turbulenzmodell gelöst. Der Transport von Schwebstoffen wird mittels der Konvektions-Diffusionsgleichung berechnet. Auch Geschiebetransport unter Berücksichtigung der Körnungskurve und sorting-Effekt ist im Modell enthalten. Das Programm existiert in zwei Varianten: Block-Gitter (SSIIM1) und unstrukturiertes Netz(SSIIM2). Die Netzerstellung erfolgt mit dem Grid Editor von SSIIM. SSIM verfügt über eine Schnittstelle zu OpenFoam als Postprozessor. Eine Besonderheit des Modells ist die Option auf Berechnung von Algenwachstum an der Oberfläche.

Klassifizierung : HD-3D

Lizenz : GPL

Markteinführung : 1993

Status : A

Bezug : Prof. Nils Reidar B. Olsen

Telemac 2d

Kurzbeschreibung :

Klassifizierung : Freeware

Markteinführung :

Status : C

Bezug : EDF

Preis :

Telemac 3d

Kurzbeschreibung :

Klassifizierung : Freeware

Markteinführung :

Status : C

Bezug : EDF

Preis :

Web-Master 16/3/14