Meerfasenmodellering van sedimenttransport en bodemerosie voor de studie van kustmorfodynamica

Het beschermen van kustgebieden tegen erosie is een zeer belangrijk probleem, niet allen voor de veiligheid van het binnenland, maar ook voor o.a. ecologie, milieu en kustrecreatie. Grondig onderzoek van sleutelprocessen voor kusterosie, zoals golf-geïnduceerd sedimenttransport en de resulterende evolutie van de bodemmorfologie, is onontbeerlijk om deze fenomenen te begrijpen.

Kusterosieprocessen kunnen bestudeerd worden op diverse ruimtelijke en temporele schalen. Het belangrijkste doel van dit onderzoek is de studie van de fijnschalige processen van sedimenttransport om beter inzicht te verkrijgen in de gedetailleerde mechanismes, inclusief het beschrijven van kleinschalige processen zoals turbulente menging, partikel-turbulentie-interactie en grenslaagprocessen nabij de bodem.

In het eerste deel van dit onderzoek wordt een wiskundig model ontwikkeld gebaseerd op een hybride tweefasen/mengseltheoriemodel. Bijbehorende sluitingswetten en een twee-lagenturbulentiemodel worden ontwikkeld. Het resulterende model wordt geïmplementeerd in de open source code OpenFOAM. Golf- en stromingsrandvoorwaarden worden opgelegd aan geïdealiseerde test cases ter kalibratie, validatie en het uittesten van de capaciteiten van het model.

Het tweede deel heeft als doel het opschalen van de resultaten van het hoge-resolutiemodel in OpenFOAM naar een bruikbare parameterisering voor grootschalige kustmodellen met relatief grove rekenroosters voor ingenieursstudies. Dit opschalen houdt in het bepalen van golfgemiddelde golf-en-stromingsgeïnduceerde bodemschuifspanning, resulterende sedimentfluxen en het ontwikkelen van een nieuw bodemtransportmodel.