Über Telemac3d

Telemac3d löst die Navier-Stokes-Gleichungen entlang eines dreidimensionalen (3d) Rechengitters unter Verwendung eines Finite-Elemente-Schemas. Telemac3d montiert das tetraedrische 3d-Netz aus einem dreieckigen 2d-Netz in einer benutzerdefinierten Anzahl von vertikalen Schichten. Die Anzahl der zu verwendenden vertikalen Schichten ist in der TELEMAC Steering (CAS)-Datei definiert.

Stetige 3D-Simulationen mit Telemac¶

Dieses Tutorial zeigt, wie eine stetige Entladung mit Telemac3d mit dem SLF-Geometrieformat simuliert werden kann. Das Tutorial baut auf der steady2d-Simulation der 35-m$^3$/s-Entladung auf und benötigt die folgenden Daten aus den Tutorials pre-processing und steady2d, die durch Klicken auf die Dateinamen heruntergeladen werden können:

• Das Computernetz in qgismesh.slf].

• Die Randdefinitionen in boundaries.cli].

• The results of the steady 2d model simulaton of 35 m$^3$/s in r2dsteady.slf (ending at t=15000).

Consider saving the files in a new folder, such as /steady3d-tutorial/.

Wiederverwendung des 2D-Modells¶

Die Simulation von 3D-Flow-Phänomenflüssen erfordert die Anpassung von Schlüsselwörtern und zusätzlichen Schlüsselwörtern (z. B. für die Verknüpfung von Flüssigkeitsranddateien) in der Steuerungsdatei (*.cas) aus dem steady2d-Tutorial (Download steady2d.cas].

Lenkungsdatei¶

Dieses Tutorial verfügt über ein stetiges, hydrodynamisches Modell mit einer Zuflussrate von 35 m$^3$s (vorgeschriebene stromaufwärtige Durchflussrate Grenze) und einer Abflusstiefe von 2 m (vorgeschrieben stromabwärts Höhe). Die Simulation verwendet 5 vertikale Schichten, die ein numerisches Prismenraster bilden. 3d-Ausgänge von U (x-Richtung), V (y-Richtung) und W (z-Richtung) sowie die Höhe Z werden in eine Datei mit dem Namen r3dsteady.slf geschrieben. 2d-Ausgänge von Tiefengemittelter U-Geschwindigkeit (x-Richtung), Tiefengemittelter V-Geschwindigkeit (y-Richtung) und Wassertiefe h werden in eine Datei mit dem Namen r2d3dsteady.slf geschrieben.

The below code block shows the steering file t3d_flume.cas and details for every parameter are provided after the code block. The slash / character comments out lines (i.e., TELEMAC will ignore anything in a line the / character). The : character separates VARIABLE NAME and VALUEs. Alternatively to the :, also a = sign may be used. The &ETA at the end of the file makes TELEMAC printing out a list of keywords applied (in the DAMOCLES routine).

/ steady3d.cas
/------------------------------------------------------------------/
/			COMPUTATION ENVIRONMENT
/------------------------------------------------------------------/
/
TITLE : '3d steady'
MASS-BALANCE : YES
/
BOUNDARY CONDITIONS FILE : boundaries.cli
GEOMETRY FILE            : qgismesh.slf
3D RESULT FILE           : r3dsteady.slf
2D RESULT FILE           : r2d3dsteady.med
/ FILE FOR 2D CONTINUATION : r2dsteady.slf / activates 2d-init automatically since v9.0 (no extra keyword needed)
/
VARIABLES FOR 2D GRAPHIC PRINTOUTS : U,V,H,S,Q,F / Q enables boundary flux equilibrium controls
VARIABLES FOR 3D GRAPHIC PRINTOUTS : Z,U,V,W
/
/------------------------------------------------------------------/
/			GENERAL PARAMETERS
/------------------------------------------------------------------/
/
TIME STEP : 1.
NUMBER OF TIME STEPS : 8000
GRAPHIC PRINTOUT PERIOD : 500
LISTING PRINTOUT PERIOD : 200
/
/------------------------------------------------------------------/
/			VERTICAL
/------------------------------------------------------------------/
/ vertical cell height defined by initial condition x no. of levels
/ will be adapted for every time step
NUMBER OF HORIZONTAL LEVELS : 5 / default and minimum is 2, upward vertical direction
MESH TRANSFORMATION : 1 / 0-CALCOT (user defined) 1-SIGMA (default) 3-user defined
ELEMENT : 'PRISM' / default is 'PRISM' but preferably use 'TETRAHEDRON'
/
/------------------------------------------------------------------/
/			NUMERICAL PARAMETERS
/------------------------------------------------------------------/
/
/ ADVECTION-DIFFUSION
/------------------------------------------------------------------
SCHEME FOR ADVECTION OF VELOCITIES : 5
SCHEME FOR ADVECTION OF K-EPSILON : 5
SCHEME FOR ADVECTION OF TRACERS : 5
SCHEME OPTION FOR ADVECTION OF VELOCITIES : 4 / use 2 for without tidal flats for speed
SCHEME OPTION FOR ADVECTION OF K-EPSILON : 4
SCHEME OPTION FOR ADVECTION OF TRACERS : 4
/
MATRIX STORAGE : 3 / 1 (element-by-element), 3 (segment-wise faster)
SUPG OPTION : 1  / 0=none 1=classical SUPG (default) 2=Courant-scaled; single integer since v9.0
/
/ PROPAGATION HEIGHT AND STABILITY
/ ------------------------------------------------------------------
IMPLICITATION FOR DEPTH : 0.55 / should be between 0.55 and 0.6
IMPLICITATION FOR VELOCITIES : 0.55 / should be between 0.55 and 0.6
IMPLICITATION FOR DIFFUSION : 1.
FREE SURFACE GRADIENT COMPATIBILITY : 0.1  / default 1.
/
/ MASS LUMPING - enable to fasten calculations (smoothens) - possibly avoid in 3d
/ ------------------------------------------------------------------
/ MASS-LUMPING FOR DIFFUSION : 1 / 1 is ON - 0 is OFF (default)
/ MASS-LUMPING FOR DEPTH : 1.  / VELOCITY has no effect
/ MASS-LUMPING FOR WEAK CHARACTERISTICS : 1
/
/------------------------------------------------------------------/
/			HYDRODYNAMICS
/------------------------------------------------------------------/
/
/ HYDRODYNAMIC SOLVER
/------------------------------------------------------------------
NON-HYDROSTATIC VERSION : YES
/ solver options are
/ 1-conjugate method 2-conjugate residual method 3-conjugate gradient
/ 4-minimum error 5-square conjugate gradient 6-stabilized conjugate gradient CGSTAB
/ 7-Generalised Minimum RESidual GMRES is the favorite for improperly conditioned systems - RECOMMENDED in 3d
/ 8-direct solver YSMP (Yale) is not working with parallel versions
SOLVER FOR DIFFUSION OF VELOCITIES : 1 / 1-default
SOLVER FOR PROPAGATION : 7 / 7-default
SOLVER FOR PPE : 7 / 7-default
/ SOLVER FOR DIFFUSION OF TRACERS : 1 / one value per tracer
SOLVER FOR DIFFUSION OF K-EPSILON : 1 / 1-default
/
/ Set OPTIONS for GMRES
/ Increasing values for precision, but also more memory consumption
OPTION OF SOLVER FOR DIFFUSION OF VELOCITIES : 5 / 5-default since v8
OPTION OF SOLVER FOR PROPAGATION : 5 / 5-default since v8
OPTION OF SOLVER FOR PPE : 5 / 5-default since v8
OPTION OF SOLVER FOR DIFFUSION OF K-EPSILON : 5 / 5-default since v8
/
/ Solver ACCURACY
ACCURACY FOR DIFFUSION OF VELOCITIES : 1.E-8 / default is 1.E-8
ACCURACY FOR PROPAGATION : 1.E-8 / default is 1.E-8
ACCURACY FOR PPE : 1.E-4 / default is 1.E-4
ACCURACY FOR DIFFUSION OF K-EPSILON : 1.E-8 / default is 1.E-8
/
/ Solver MAXIMUM ITERATIONS
MAXIMUM NUMBER OF ITERATIONS FOR DIFFUSION OF VELOCITIES : 100 / default is 60
MAXIMUM NUMBER OF ITERATIONS FOR PROPAGATION : 200 / default is 100
MAXIMUM NUMBER OF ITERATIONS FOR PPE : 100 / default is 100
MAXIMUM NUMBER OF ITERATIONS FOR DIFFUSION OF K-EPSILON : 200 / default is 200
/
/ PRECONDITIONING - DEFAULT Value is 2 for all
PRECONDITIONING FOR DIFFUSION OF VELOCITIES : 2
PRECONDITIONING FOR PROPAGATION : 2
PRECONDITIONING FOR PPE : 2
PRECONDITIONING FOR DIFFUSION OF TRACERS : 2
PRECONDITIONING FOR DIFFUSION OF K-EPSILON : 2
/
/ BOUNDARY CONDITIONS
/------------------------------------------------------------------
/ Use Nikuradse roughness law - all others are not 3D compatible
LAW OF BOTTOM FRICTION : 5
LAW OF FRICTION ON LATERAL BOUNDARIES : 5  / for natural banks - 0 for symmetry
FRICTION COEFFICIENT FOR THE BOTTOM : 0.1 / 3 times d90 according to van Rijn
/
/ Liquid boundaries - avoid Thompson (invalid in 3d)
PRESCRIBED FLOWRATES  : 35.;35.
PRESCRIBED ELEVATIONS : 0.;371.33
/
/ INITIAL CONDITIONS
/ ------------------------------------------------------------------
INITIAL CONDITIONS : 'CONSTANT DEPTH' / or CONSTANT DEPTH see docs sec. 4.2
INITIAL DEPTH : 0.1
INITIAL GUESS FOR DEPTH : 1 / INTEGER for speeding up calculations
/
/ Other
/------------------------------------------------------------------
VELOCITY VERTICAL PROFILES : 2;2 / 0 (user-defined), 1 (Constant), 2 (Log)
VELOCITY PROFILES : 1;1 / horizontal profile
/
/------------------------------------------------------------------/
/			TIDAL FLATS
/------------------------------------------------------------------/
TIDAL FLATS : YES / default is YES - disable for faster model runs
/ TREATMENT OF NEGATIVE DEPTHS : 2 / requires mass lumping for depth set to 1
TREATMENT ON TIDAL FLATS FOR TRACERS : 1 / ensure conservation
/ more in section docs 6.6
/
/------------------------------------------------------------------/
/			TURBULENCE
/------------------------------------------------------------------/
/ in 3d use k-epsilon model, alternatively Spalart-Allmaras (5) or
/  Smagorinsky (4) for highly non-linear flow
HORIZONTAL TURBULENCE MODEL : 3
VERTICAL TURBULENCE MODEL : 3
MIXING LENGTH MODEL : 3 / telemac docs sec. 5.2.2
COEFFICIENT FOR HORIZONTAL DIFFUSION OF VELOCITIES : 1.E-6 / is default
COEFFICIENT FOR VERTICAL DIFFUSION OF VELOCITIES   : 1.E-6 / is default
/
/------------------------------------------------------------------/
/			PARALLELISM
/------------------------------------------------------------------/
PARALLEL PROCESSORS : 0 / default is 0 - all others define number of processors
/ PARTIONING TOOL : METIS / default is METIS, others are SCOTCH, PARMETIS, PTSCOTCH
/
/ ENABLE COMMAND PRINTS IN TERMINAL
&ETA

Berechnungsumgebung¶

Die folgenden Beschreibungen beziehen sich auf Abschnitt 3 im Telemac3d Manual.]

Die Berechnungsumgebung definiert einen Titel (z.B. TELEMAC 3D FLUME). Die wichtigsten Parameter sind die input-Dateien:

• GEOMETRY FILE: qgismesh.slf - Wählen Sie alternativ eine serafin (SLF) Geometriedatei

• Boundary conditions file: boundaries.cli - mit einer SLF-Datei, verwenden Sie eine CLI-Grenzdatei

• FILE FOR 2D CONTINUATION: r2dsteady.slf — optional; initialises the 3D model from a 2D result file, which is a common way to spin up a steady 3D simulation. Since v9.0, providing this keyword is sufficient to activate the 2D continuation; the former 2D CONTINUATION : YES keyword has been removed. The file format defaults to 'SERAFIN'; use FILE FOR 2D CONTINUATION FORMAT : 'MED' if the source file is in MED format.

Der output kann mit folgenden Schlüsselwörtern definiert werden:

• 3D RESULT FILE: r3dsteady.slf - kann entweder eine MED-Datei oder eine SLF-Datei sein

• 2D RESULT FILE: r2d3dsteady.med - kann entweder eine MED-Datei oder eine SLF-Datei sein

• VARIABLES FOR 3D GRAPHIC PRINTOUTS: U,V,H,S,Q,F - viele weitere Optionen finden Sie in Abschnitt 3.12 des Telemac3d Manual]

• VARIABLES FOR 2D GRAPHIC PRINTOUTS: U,V,H - viele weitere Optionen finden Sie in Abschnitt 3.13 des Telemac3d-Handbuchs]

In addition, the MASS-BALANCE : YES setting will printout the mass fluxes and errors in the computation region, which is an important parameter for verifying the plausibility of the model.

Allgemeine Parameter¶

Die folgenden Beschreibungen beziehen sich auf Abschnitt 3.2 im Telemac3d Manual.]

Die Allgemeinen Parameter geben Zeit und Ort Einstellungen für die Simulation an:

• Location kann für die Georeferenzierung von Ausgaben verwendet werden (nicht in diesem Tutorial festzulegen).

• Zeit:

  • TIME STEP: 1.0 definiert den Zeitschritt als ein Vielfaches der Grafik-/Listing-Ausdruckperioden.
    Verwenden Sie ausreichend kleine und ausreichende Zeitschritte, um die Rechenstabilität zu erreichen/zu erhöhen und die Recheneffizienz zu erhöhen.

  • NUMBER OF TIME STEPS: 8000 definiert die gesamte Simulationslänge.
    * Beschränken Sie die Anzahl der Zeitschritte auf ein Minimum (z. B. bis Gleichgewichtsbedingungen in einer stetigen Simulation erreicht sind).*

  • GRAPHIC PRINTOUT PERIOD : 500 Zeitschritt, in den grafische Variablen geschrieben werden,

  • LISTING PRINTOUT PERIOD: 200 Zeitschritt, in dem Listenvariablen gedruckt werden (in diesem Beispiel werden Listen alle 200 · 1.0 = 200 Sekunden gedruckt).

Ändern Sie die Zeitparameter, um den Effekt später in der Simulation zu untersuchen.

Numerische Parameter¶

Die folgenden Beschreibungen beziehen sich auf Abschnitt 6 im Telemac3d Manual.]

This section defines internal numerical parameters for the Advektion and Diffusion solvers.

In Telemac3d, it is recommended to use the so-called distributive predictor-corrector (PSI) scheme (read more at the BAW’s hydraulic engineering repository) with local implication for tidal flats (for velocity, tracers, and k-epsilon):

• Festlegung des PSI-Schemas:

  • SCHEME FOR ADVECTION OF VELOCITIES: 5

  • SCHEME FOR ADVECTION OF K-EPSILON: 5

  • SCHEME FOR ADVECTION OF TRACERS: 5

• Aktivieren Sie Prädiktor-Korrektor mit lokaler Implikation:

  • SCHEME OPTION FOR ADVECTION OF VELOCITIES: 4

  • SCHEME OPTION FOR ADVECTION OF K-EPSILON: 4

  • SCHEME OPTION FOR ADVECTION OF TRACERS: 4

These values (5 for the scheme and 4 for the scheme option) are default values since v8p1, but it still makes sense to define these parameters for enabling backward compatibility of the steering file. If the occurrence of tidal flats can be excluded (note that already a little backwater upstream of a barrier can represent a tidal flat), the SCHEME OPTIONS can generally set to 2 for speeding up the simulation.

Similar to Advektion, the above keywords can be used to define Diffusion steps (replace ADVECTION with DIFFUSION in the keywords), where a value of 0 can be used to override the default value of 1 and disable diffusion.

Das Schlüsselwort SUPG OPTION (Streamline Upwind Petrov Galerkin) steuert, ob Aufwinding zutrifft und welche Art von Aufwinding verwendet wird. Seit v9.0 nimmt dieses Keyword eine einzelne Ganzzahl an (frühere Versionen akzeptieren eine Vier-Elemente-Liste; dieses Formular ist nicht mehr gültig):

• 0 deaktiviert upwinding,

• 1 ermöglicht das Upwinding mit dem klassischen SUPG-Schema (Standard; empfohlen, wenn die Bedingung CFL-Zahl unbekannt ist), und

• 2 enables upwinding with a Courant-scaled SUPG scheme, where the amount of upwinding corresponds to the local Courant number.

Lesen Sie mehr in Abschnitt 6.2.2 des Telemac3d Manual].

Eine weitere Möglichkeit zur Beschleunigung besteht darin, eine Massenverklumpung für Diffusion, Tiefe und/oder schwache Eigenschaften zu ermöglichen. Massenklumpen führt zu einer schnelleren Konvergenz, führt jedoch zu einer künstlichen Streuung der Ergebnisse, weshalb die Aktivierung von Massenklumpen von den TELEMAC-Entwicklern abgelehnt wird. Das bereitgestellte steady3d.cas] enthält die Schlüsselwörter für Massenklumpen, obwohl sie durch / am Anfang der Zeile deaktiviert sind.

Implikationsparameter (IMPLICITATION FOR DEPTH und IMPLICITATION FOR VELOCITIES) sollten zwischen 0,55 und 0,60 eingestellt werden (Standard ist 0,55 seit v8p1) und den Grad der Zeitlevel-Gewichtung in der Diskretisierung steuern. IMPLICITATION FOR DIFFUSION ist standardmäßig auf 1.0 gesetzt. Lesen Sie mehr in Abschnitt 6.4 des Telemac3d Manual].

The parameter FREE SURFACE GRADIENT COMPATIBILITY can be used to increase model stability. Its default value is 1.0, but it can be reduced to 0.1 to suppress spurious oscillations in models with steep bathymetry gradients.

For river hydraulics, activating the non-hydrostatic pressure correction is recommended: NON-HYDROSTATIC VERSION : YES. This adds a pressure Poisson equation (PPE) solve at each time step, whose solver is controlled by SOLVER FOR PPE, OPTION OF SOLVER FOR PPE, ACCURACY FOR PPE, MAXIMUM NUMBER OF ITERATIONS FOR PPE, and PRECONDITIONING FOR PPE. The CAS file’s default solver (7, GMRES) and the accuracy target of 1.E-4 are appropriate for most river models. Read more about solver parameters in section 6.5 of the Telemac3d manual.

Vertikale (3d) Parameter¶

Die folgenden Beschreibungen beziehen sich auf Abschnitt 4.1 im Telemac3d Manual.]

Telemac3d fügt horizontale Ebenen (d.h. Schichten) hinzu, die Kopien des 2d-Mesh entsprechen, um ein 3d-Mesh von Prismen (Standard) oder Tetraedern zu erstellen. Diese Parameter können definiert werden mit:

• NUMBER OF HORIZONTAL LEVELS: 5, wobei der Standard und das Minimum 2 ist und die horizontalen Ebenen in vertikale Richtung nach oben zeigen. Die Dicke der vertikalen Schichten ergibt sich aus der Wassertiefe, die durch den Parameter INITIAL ELEVATION benutzerdefiniert werden kann (siehe Abschnitt unter 3d initial conditions).

• MESH TRANSFORMATION: 1 ist die Art der Ebene für die Verteilung (Standard ist 1, eine homogene Sigma-Verteilung). Setzen Sie für unstetige (quasi-steady) Simulationen diesen Wert auf 2 (oder 0 - calcot) und implementieren Sie ein ZSTAR-Array in einer Benutzer-Fortran-Datei (USER_MESH_TRANSFORM Subroutine).

• ELEMENT: 'PRISM' (Standard) und Prismen können sich optional in Tetraeder aufteilen, indem sie diesen Parameter auf 'TETRAHEDRON' einstellen (kann die Simulation möglicherweise zum Absturz bringen).

Um mit dem Schreiben von Subroutinen zu beginnen (es ist auch keine Magie), werfen Sie einen Blick auf das Beispiel bottom bc (~/telemac/v9.0.0/examples/telemac3d/bottom_bc/). Untersuchen Sie insbesondere die Benutzer-Fortran-Datei /user_fortran-source/user_mesh_transf.f und ihren Aufruf in der Steuerungsdatei t3d_bottom_source.cas durch die Definition des Schlüsselworts FORTRAN FILE und die Einstellung von MESH TRANSFORMATION : 2.

Offene (flüssige) Grenzen¶

Die folgenden Beschreibungen beziehen sich auf Abschnitt 4.2 im Telemac3d Manual.]

Parameter für Grenzbedingungen ermöglichen die Definition von Rauheitsgesetzen und Eigenschaften von Flüssigkeitsgrenzen.

With respect to roughness, TELEMAC developers recommend using the Nikuradse (1933) roughness law in 3d (number 5), because all others are not meaningful or not integrally implemented in the 3d version. To apply the Nikuradse (1933) roughness law to the bottom and the boundaries use:

• LAW OF BOTTOM FRICTION: 5

• LAW OF FRICTION ON LATERAL BOUNDARIES: 5, which can well be applied to model natural banks, or set to 0 (no-slip) for symmetry.
  *Note that the boundary conditions file sets the LIUBOR and LIVBOR for the leftwall and rightwall boundary edges to zero, to enable friction.

• FRICTION COEFFICIENT FOR THE BOTTOM: 0.1 entspricht 3 mal einem hypothetischen d90 (Korndurchmesser, von dem 90% der Oberflächenkornmischung feiner sind) gemäß Rijn, 2019.

• FRICTION COEFFICIENT FOR LATERAL SOLID BOUNDARIES: 0.1 entspricht 3 mal einem hypothetischen d90, ähnlich wie für den Boden.

Die flüssigen Randdefinitionen für PRESCRIBED FLOWRATES und PRESCRIBED ELEVATIONS entsprechen den Definitionen der downstream Grenzkante in Zeile 2 und der upstream Grenzkante in Zeile 3. Aus der Border-Datei wird TELEMAC die downstream-Grenze als Edge-Nummer 1 (erstes Listenelement) und die upstream-Grenze als Edge-Nummer 2 (zweites Listenelement) verstehen. Daher:

• Der Listenparameter PRESCRIBED FLOWRATES : 35.;35. weist den downstream und den upstream Randkanten eine Flussrate von 35 m$^3$/s zu.

• The list parameter PRESCRIBED ELEVATIONS : 0.;371.33 assigns no elevation to the upstream boundary (number 1) and an elevation of 371.3 m a.s.l. to the downstream boundary (number 2). To recall how TELEMAC counts open boundaries read the comment box in the steady2d tutorial.

The 0. value for the water does physically not make sense at the upstream boundary, but because they do not make sense, and because the boundary file (boundaries.cli) only defines (prescribes) a flow rate (by setting LIUBOR and LIVBOR to 5), TELEMAC will ignore the zero-water depth at the upstream boundary.

Anstelle einer Liste in der Steuerungsdatei *.cas können die Flüssigkeitsrandbedingungen auch mit einer Flüssigkeitsrandbedingungsdatei im ASCII-Textformat definiert werden. Zu diesem Zweck kann ein LIQUID BOUNDARIES FILE bzw. ein STAGE-DISCHARGE CURVES FILE (Abschnitte 4.3.8 und 4.3.10 im Telemac3d Manual] definiert werden). Die Datei steady3d.cas] enthält diese Schlüsselwörter im Abschnitt COMPUTATION ENVIRONMENT, obwohl sie durch das Zeichen / am Anfang der Zeile deaktiviert sind. Eine Liquid Border File (QSL) kann so aussehen:

# t3d_canal.qsl
# time-dependent inflow upstream-discharge Q(2) and outflow downstream-depth SL(1)
T           Q(2)     SL(1)
s           m3/s     m
0.            0.     374.0
500.        100.     375.0
5000.       150.     575.7

Mit einer vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit kann für alle Flüssigkeitsgrenzen ein horizontales und ein vertikales Geschwindigkeitsprofil vorgegeben werden. Mit nur einer downstream und einer upstream Flüssigkeitsgrenze (in dieser Reihenfolge gemäß der oben definierten Grenzdatei) sind die Geschwindigkeitsprofilschlüsselwörter Listen von jeweils zwei Elementen, wobei sich der erste Eintrag auf die downstream und das zweite Element auf upstream Randkanten bezieht:

• VELOCITY PROFILES: 1;1 is the default option for the horizontal profiles. If set to 2;2, the velocity profiles will be read from the boundary condition file.

• VELOCITY VERTICAL PROFILES: 2;2 sets the vertical velocity profiles to logarithmic. The default is 1;1 (constant). Alternatively, a user-defined USER_VEL_PROF_Z subroutine can be implemented in a Fortran file.

Lesen Sie mehr über Optionen zum Definieren von Geschwindigkeitsprofilen in Abschnitt 4.3.12 des Telemac3d Manual].

Ursprüngliche Bedingungen¶

The initial conditions describe the condition at the beginning of the simulation. This tutorial uses a constant elevation (corresponding to a constant water depth) of 2., and enables using an initial guess for the water depth to speed up the simulation:

• INITIAL CONDITIONS: 'CONSTANT ELEVATION' kann alternativ auf 'CONSTANT DEPTH' gesetzt werden

• INITIAL DEPTH: 0.1 entspricht der Wassertiefe.

• INITIAL GUESS FOR DEPTH: 1 muss ein integer Wert sein und beschleunigt die Berechnung (Konvergenz).

Turbulenzen¶

Die folgenden Beschreibungen beziehen sich auf Abschnitt 5.2 im Telemac3d Manual.]

Die grundlegenden Prinzipien der Turbulenzen und ihre Anwendung auf Navier-Stokes-Gleichungen werden im steady Telemac2d tutorial erklärt. In 3d empfehlen TELEMAC-Entwickler das $k-\epsilon$-Modell (3) für die meisten Flussanwendungen. Die folgenden Modellnummern sind sowohl für HORIZONTAL TURBULENCE MODEL als auch für VERTICAL TURBULENCE MODEL verfügbar:

• 1 — konstante Viskosität (kontrolliert von COEFFICIENT FOR HORIZONTAL/VERTICAL DIFFUSION OF VELOCITIES),

• 2 — Mischlänge (bedeutend nur für VERTICAL TURBULENCE MODEL; siehe unten),

• 3 — $k-\epsilon$ Modell (empfohlener Standard),

• 4 — Smagorinski-Modell,

• 5 — Spalart & Allmaras (1992) one-equation RANS Modell; both HORIZONTAL TURBULENCE MODEL **and VERTICAL TURBULENCE MODEL muss auf 5 gesetzt werden,

• 7 — $k-\omega$ Modell (nur TELEMAC-3D) und

• 9 — Detached Eddy Simulation (DES; nur TELEMAC-3D).

Die Steuerungsdatei verwendet das $k-\epsilon$-Modell für horizontale und vertikale Richtungen:

• HORIZONTAL TURBULENCE MODEL: 3

• VERTICAL TURBULENCE MODEL: 3

If VERTICAL TURBULENCE MODEL is set to 2 (mixing length), a MIXING LENGTH MODEL value can be assigned. Since v9.0, the default is 3 (Nezu & Nakagawa (1993), recommended for river flow). A value of 1 (Prandtl mixing length) remains available and is preferable for strongly tidal environments.

Ausführen Telemac3d¶

Go to the configuration folder of the local TELEMAC installation (e.g., ~/telemac/v9.0.0/configs/) and launch the environment (e.g., pysource.openmpi.sh - use the same as for compiling TELEMAC).

cd ~/telemac/v9.0.0/configs
source pysource.openmpi.sh

cd ~/telemac/v8p2/configs
source pysource.hyfo-dyn.sh

With the TELEMAC environment loaded, change to the directory where the above-created 3d-flume simulation lives (e.g., /home/telemac/v9.0.0/mysimulations/steady3d-tutorial/) and run the *.cas file by calling the telemac3d.py script.

cd ~/telemac/v9.0.0/mysimulations/steady3d-tutorial/
telemac3d.py steady3d.cas

Infolgedessen sollte eine erfolgreiche Berechnung mit den folgenden Zeilen (oder ähnlich) in *Terminal * enden:

[...]
                    *************************************
                    *    END OF MEMORY ORGANIZATION:    *
                    *************************************

CORRECT END OF RUN

ELAPSE TIME :
                            10  MINUTES
                            17  SECONDS
... merging separated result files

... handling result files
       moving: r3dsteady.slf
... deleting working dir

My work is done