Sedimenttransport

In vielen Anwendungsfeldern der Siedlungswasserwirtschaft wird nicht das Medium Wasser mit gelösten Stoffen untersucht, sondern Wasser mit partikulären Inhaltsstoffen. Das Verhalten dieser Partikulären Inhaltsstoffe ist hierbei komplex. So gibt es mineralische Bestandteile mit der Tendenz abzusinken und organische Stoffe, die entweder gerade in Schwebe gehalten werden oder, je nach Dichte, auftreiben oder absinken können. Beispiele sind mineralische Bestandteile (z.B. Sand) bei der Oberflächenwasseraufbereitung und der Abwasserreinigung im Mischsystem. Bei der Oberflächenwasseraufbereitung und in Belebungsbecken der Abwasserreinigung entstehen Flocken mit unterschiedlichen Dichten. In weiteren Wasseraufbereitungssanlagen entstehen Eisen- und Kalkschlämme. Partikuläre Stoffe werden aber auch als Rekationsmedien verwendet, wie z.B. bei der Sand- und Aktivkohlefiltration sowie im Ionenaustauschverfahren.

Der Sedimenttransport wird in CFD meist den Mehrphasenmodellen zugeordnet. Hierbei sind der Euler-Ansatz und der Diskrete-Phasen-Ansatz zu unterscheiden. Bei dem Euler-Mehrphasenmodell werden für jede Phase die kompletten Navier-Stokes-Gleichungen gelöst (Abbildung 1 Mitte), während im Diskrete-Phasen-Ansatz (Abbilldung 1 links) einzelne Partikel modelliert werden, denen Materialeigenschaften sowie örtliche und zeitliche Koordinaten zugewiesen werden können. Ein weiterer Ansatz beschäftigt sich mit der Modellierung des Sedimenttransports mit Hilfe der Stofftransporttransports (Abbildung 1 rechts). Dieser Ansatz wird hier vorgestellt.