Hochwasserszenario

Intuitive Visualisierung von 3D Strömung mittels Pathlets in Kombination mit Volume Rendering, welches das Einzugsgebiet eines Brunnens abbildet.

Entwicklung einer Mine

Simulation und intuitive Visualisierung des Schachtausbaus in einer Mine unter entsprechender Anpassung des Grundwasserpotenzials (Isoflächen) mit zugehöriger Grundwasserströmung (3D Pathlets).

PATHS - Pathlet-Animationstool für Hydrogeologische Simulationen

In der Gewässersystemmodellierung werden besonders bezüglich der unterirdischen Strömungsvorgänge die Vorstellungskraft und Intuition der Bearbeiter herausgefordert, da sich alle Prozesse der direkten Beobachtbarkeit entziehen. Schon der Systemaufbau kann nur über ein hydrogeologisches Modell basierend auf punktuellen Informationen (Bohrungen, Aufschlüsse) erschlossen werden. Durch eine integrierte Betrachtungsweise des gesamten Gewässersystems mit oberirdischen und unterirdischen Komponenten gewinnen die Problemstellungen zusätzlich an Komplexität.

Berechnungsergebnisse müssen neben der Verteidigung vor einem fachlichen Publikum (Gutachter, Behörden) häufig auch einem Konsortium aus fachfremden Entscheidungsträgern (Interessensgruppen, Bevölkerung) plausibel verdeutlicht werden. Bisherige Ansätze für die Darstellung wirken für den Betrachter häufig überfrachtet und verlieren deshalb schnell ihre Anschaulichkeit.

Ziel: Visualisierungstool zur intuitiven 3D Darstellung

Kernziel des Projektes ist die Entwicklung eines Visualisierungstools zur intuitiven 3D Darstellung instationärer Strömungsfelder mittels Pathlets. Pathlets stellen kurze Segmente von Partikelbahnen der Strömung dar. Sie erlauben es, das Geschwindigkeitsfeld insbesondere im instationären Fall einfach zu erfassen, nachzuvollziehen und zu interpretieren.

Hauptaugenmerk des Vorhabens ist neben der Visualisierung von Gewässerströmungsdaten zu Demonstrationszwecken auch das Schaffen der Möglichkeit zur interaktiven Datenexploration und -analyse für Entwickler von Simulationsmodellen und -software. Dabei werden die spezifischen Anforderungen an die Darstellung von Grundwasser- und allgemeinen Gewässerströmungen besonders berücksichtigt.

 

Vorgängerprojekt STRING

Im gemeinsamen Vorgängerprojekt STRING konnten bereits Erfahrungen in der intuitiven Visualisierung von 2D Gewässerströmungen gesammelt werden. Diese Form der 2D Strömungsvisualisierung hat sich als sehr nützlich und intuitiv herausgestellt. Trotz des Erfolges von STRING können aufgrund des 2D Abbildes nicht alle 3D Strömungsfeatures dargestellt und detektiert werden. Deshalb wird die Erweiterung auf eine 3D Strömungsvisualisierung angestrebt. Dabei soll der intuitive Charakter aus STRING auch in 3D weiterhin beibehalten werden.

 

Dadurch ergeben sich neue Herausforderungen:

  • Verstärkung der Übersichtlichkeit der Pathletvisualisierung und des Tiefeneindrucks
  • Entwicklung von spezialisierten Filteralgorithmen zur intelligenten Datenaufbereitung
  • Interaktivität bei gleichzeitiger Unterstützung bereits vorhandener Hardware zur Ermöglichung der Datenexploration/-analyse

Ähnlich wie bei STRING basiert die Visualisierung im vorliegenden Projekt auf Grundideen aus dem Bereich der Finite Pointset Method (FPM). Hier sind die Seeding-Strategie und die Bewegung der Pathlets zu nennen, die direkt aus der in der FPM verwendeten Methodik abgeleitet sind.

 

Projektart: ZIM-KF Projekt
Projektpartner: delta h Ingenieurgesellschaft mbH

Videos

3D Pathletanimation der Rayleigh Taylor Instabilität mit Visualisierung der Konzentration durch Volume Rendering.

Einfluss einer Hochwasserwelle auf das Einzugsgebiet eines Brunnens. Grundlage ist eine SPRING-Transportberechnung mit invertierter Strömung.