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07.10.2013 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Innovative Methoden zur Einbindung des relevanten bodennahen Luftaustauschs in vorausschauende.

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Präsentation zum Thema: "07.10.2013 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Innovative Methoden zur Einbindung des relevanten bodennahen Luftaustauschs in vorausschauende."—  Präsentation transkript:

1 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Innovative Methoden zur Einbindung des relevanten bodennahen Luftaustauschs in vorausschauende städtebauliche Planungsprozesse Ulrich Reuter Leiter Stadtklimatologie, Amt für Umweltschutz der Stadt Stuttgart Marcus Letzel Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG, Karlsruhe

2 Reuter & Letzel: Innovative Darstellungsmethoden 2 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Ziel Innovative Darstellungsmethoden der Ergebnisse von dreidimensionalen Simulationsmodellen Ergänzende Darstellungsmethoden für die gutachterliche Praxis

3 Reuter & Letzel: Innovative Darstellungsmethoden 3 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Motivation Typische Szenarien: –Zusammenarbeit zwischen Fachleuten verschiedener Disziplinen –Kommunikation mit Auftraggeber –Bürgerbeteiligung Welche Verbesserungen werden durch die Innovationen angestrebt? –Steigerung der Effizienz –Steigerung der Akzeptanz (vgl. Vortrag 13:45 Uhr, Herr Beier) Bedarf: –Erweiterte Darstellung der Ergebnisse der Gutachten

4 Reuter & Letzel: Innovative Darstellungsmethoden 4 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Status quo 3D-Simulation für umweltmeteorologische Gutachten: Strömungs- und Ausbreitungsverhältnisse Derzeitige Darstellungsmethoden: 1D-Profile, z.B. vertikale Windprofile 2D-Schnitte –Horizontal: eben geländefolgend –Eingeschränkt: Vertikal Einfache 3D-Ansichten

5 Reuter & Letzel: Innovative Darstellungsmethoden 5 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden 3 innovative Beispiele Verschiedene Fragestellungen / Anwendungen Verschiedene räumliche und zeitliche Skalen Verschiedene Simulationsmodelle 1.Klimaberechnung stadtweit, Belüftungsverhältnisse ProWiMo, prognostisches mesoskaliges Modell 2.Windberechnung Stadtteil, Durchlüftung bei Gebäudeumströmung WinMISKAM, Standard-CFD-Modell für mittleren Zustand 3.Strömungs- und Ausbreitungssimulation Einzelgebäude, Schadstofffreisetzung und -ausbreitung OpenFOAM, CFD-Modell für Turbulenzsimulation (LES = Large-Eddy Simulation)

6 Reuter & Letzel: Innovative Darstellungsmethoden 6 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Beispiel 1 Klimaberechnung: Simulation der Kaltluftströmung im Großraum Stuttgart Modell: ProWiMo Visualisierung: Paraview Szenario: Tagesgang Strömung und Temperatur, Beginn 18 Uhr Übergeordneter Ostwind Nächtliche Kaltluft- abflüsse modifizieren die Windrichtung lokal

7 Reuter & Letzel: Innovative Darstellungsmethoden 7 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Beispiel 1 Klimaberechnung: Simulation der Kaltluftströmung im Großraum Stuttgart Basis: perspektivische 3D-Darstellung –Potentielle Temperatur in 10 m über Grund (Farbe) –Geschwindigkeitsfeld in 10 m über Grund (Vektorpfeile) Innovationen in der 3D-Darstellung: 1.Vertikale Geschwindigkeitsprofile 2.Beliebig orientierte Schnitte 3.Geschwindigkeitsfelder in zwei Höhen über Grund gleichzeitig

8 Reuter & Letzel: Innovative Darstellungsmethoden 8 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Beispiel 1 Klimaberechnung: Simulation der Kaltluftströmung im Großraum Stuttgart Film (extern) Beliebiger Schnitt, transparent: Kaltluftabfluss 23 Uhr Achtung: Wahl einer speziellen Farbskala für detaillierte Temperaturverteilung Übergeordnete Strömung als zweites Vektorfeld (grün)

9 Reuter & Letzel: Innovative Darstellungsmethoden 9 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Beispiel 2 Windberechnung: Simulation der Strömung in einem Stadtteil Modell: WinMISKAM Visualisierung: Paraview Szenario: Strömungsverhältnisse in typisch mitteleuropäischem Stadtteil (sog. Michelstadt)

10 Reuter & Letzel: Innovative Darstellungsmethoden 10 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Beispiel 2 Windberechnung: Simulation der Strömung in einem Stadtteil Basis: perspektivische 3D-Darstellung Innovationen: 1.Stromlinien 2.Beliebig orientierte Schnitte (Auch Innovationen aus Beispiel 1 sind hier möglich.)

11 Reuter & Letzel: Innovative Darstellungsmethoden 11 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Beispiel 2 Windberechnung: Simulation der Strömung in einem Stadtteil Film (extern) Beliebiger Schnitt: Windkomponente quer zur Anströmung

12 Reuter & Letzel: Innovative Darstellungsmethoden 12 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Beispiel 3 Gekoppelte Strömungs- und Ausbreitungsrechnung: Schadstoffausbreitung im Nachlauf eines Einzelgebäudes Modell: OpenFOAM Visualisierung: Paraview Szenario: Emission aus einem (unsichtbaren) Schorn- stein Ausbreitung der Schadstoffwolke

13 Reuter & Letzel: Innovative Darstellungsmethoden 13 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Beispiel 3 Gekoppelte Strömungs- und Ausbreitungsrechnung: Schadstoffausbreitung im Nachlauf eines Einzelgebäudes Basis: perspektivische 3D-Darstellung –Quelle schwarz –Schadstoffwolke Innovationen: 1.Intuitiver Eindruck der zeitlichen und räumlichen Ausbreitung 2.Isooberfläche(n) im Raum: Position: vorgegebener Wert einer Variable (hier: Konzentration) Farbe: Wert einer ggf. anderen Variable (hier: Windgeschwindigkeit) (Auch Innovationen aus den Beispielen 1 und 2 sind möglich.)

14 Reuter & Letzel: Innovative Darstellungsmethoden 14 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Beispiel 3 Gekoppelte Strömungs- und Ausbreitungsrechnung: Schadstoffausbreitung im Nachlauf eines Einzelgebäudes Filme (extern) Zum Vergleich: Mittlere Konzentrationsverteilung in der Symmetrieebene

15 Reuter & Letzel: Innovative Darstellungsmethoden 15 Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Karlsruhe und Dresden Zusammenfassung Ein Werkzeugkasten zur flexiblen, bedarfsgerechten und intuitiv verständlichen 3D-Visualisierung von 1D-, 2D- und 3D-Daten ist z.B. Paraview. Folgende innovative Darstellungsmöglichkeiten: 1.Vertikale Geschwindigkeitsprofile als Trajektorien 2.Beliebig orientierte Schnitte 3.Geschwindigkeitsfelder in zwei Höhen über Grund gleichzeitig 4.Stromlinien und Partikel 5.Isooberfläche(n) im Raum Die 3D-Visualisierung bietet einen weiteren Einblick in die fachlichen Zusammenhänge dreidimensionaler Simulationsmodelle.


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