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mikeplus:dialog:2d-einstellungen

2D Einstellungen

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Handbuch: 2D Overland User Guide, section 3.2: 2D Numerical Settings

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Technische Details

Benetzung und Trocknung

Um Simulationszeit zu sparen, werden trockene Meshelemente in der hydrodynamischen Berechnung nicht berücksichtigt. Es werden lediglich die Massen bilanziert, aber die Trägheitsberechnung ist ausgeschaltet.

  • Die Benetzungstiefe gibt an, ab welchem Volumen ein bisher trockenes Element als nass angesehen und in der Berechnung berücksichtigt wird.
  • Die Trocknungstiefe wiederum gibt an, ab welchem Volumen ein nasses Element wieder aus der Berechnung ausgeschlossen wird.

Genau genommen gibt es drei Zustände: trocken, halbtrocken und nass, welche anhand der Kanten des Elements beurteilt werden. Details entnehmen Sie bitte dem Handbuch.

Je kleiner man die Werte wählt, desto geringer wird der Fehler in der Volumsbilanz, desto aufwändiger wird aber das Berechnen der Grenze zwischen nass und trocken. Bei Fließgewässern und urbanen Anwendungen haben sich die Werte 2 mm und 3 mm bewährt.

Numerische Lösung

Zeitintegration und Raumdiskretisierung haben einen Einfluss auf die Genauigkeit der Simulationsergebnisse.

  • Lower order: First-order explicit Euler scheme, faster but less accurate
  • Higher order: Two-stage explicit second-order Runge-Kutta scheme

Beide Parameter sollten immer die gleiche Genauigkeit aufweisen. Eine Umstellung auf Higher order führt zu einer Verlängerung der Simulationszeit um einen Faktor von 3 bis 4.

Hier noch einige Originalstimmen unserer Experten:

"If the important processes are dominated by convection (flow), then higher order space discretization should be chosen. If they are dominated by diffusion, the lower order space discretization can be sufficiently accurate."

"In our work we would normally do a test with both models and then compare the differences. If the differences are small we will go with low order because of the speed improvement. It really depends on the model as to what impact it will have. The low order is more dispersive so tends to be more stable as well. From testing this with multiple models I would hypothesize the following: the smaller the mesh size the more likely the difference between high and low order, rain on grid models with narrow flow paths may be better with high order, for models where the runoff is connected directly to rivers and the flooding is a result of river bank flooding low order seems to work fine. We haven't done comprehensive testing though."

"I recommend testing of both possibilities (low order / higher order) on the model in question. Low order is very suitable for number of uses, as it is significantly faster. In number of cases there are insignificant differences in results, while elsewhere, especially in velocity field, the difference is significant and it is worth to pay for longer computational time of higher order. Low order is perfect for preliminary results and testing. When a model is calibrated, generally the same order should be used both for model calibration and for productive model runs."

mikeplus/dialog/2d-einstellungen.txt · Zuletzt geändert: 2021/10/13 14:42 von astrid