Meshfreie Simulation von Überflutungen nach Starkregenereignissen mit Open-Source-Software
Mesh-free simulation of flooding following heavy rainfall using open-source software.
Masterthesis, Bachelorthesis
Extreme Starkregenereignisse führen immer häufiger zu lokalen Überflutungen in Städten und Siedlungen. Klassische Simulationsmethoden arbeiten meist mit Gittern (Finite-Volumen/Finite-Elemente), was bei sehr komplexen Geometrien, großen Deformationen und dynamischen freien Oberflächen aufwändig oder unzuverlässig werden kann. Meshfreie Methoden wie Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) verfolgen einen alternativen Ansatz: Das Wasser wird durch Teilchen oder Materialpunkte repräsentiert, die sich frei im Raum bewegen. Dadurch lassen sich Phänomene wie plötzliches Überströmen, Rückstau, Überflutung von Gebäuden und der Transport über unregelmäßige Oberflächen besonders natürlich abbilden.
Deine Aufgabe
Ziel dieser Arbeit ist es, verfügbare Open-Source-Modelle meshfreier Simulation systematisch zu recherchieren, für realistische Überflutungsszenarien (z. B. Starkregenabfluss in einer Siedlung) einzusetzen und die Ergebnisse mit lokalen Messdaten oder etablierten gitterbasierten Modellen zu vergleichen. Auf diese Weise soll ein Bild entstehen, welche Software sich für Forschung und Praxis im Bereich Überflutungsmodellierung besonders eignet.:
- Recherche verfügbarer Open-Source-Codes (z. B. PySPH)
- Aufsetzen von Testfällen (Topographie, Regen, Abfluss)
- Durchführung von Simulationen (ggf. auch auf HPC-Systemen)
- Vergleich und Validierung mit Messungen / Referenzmodellen
- Bewertung von Genauigkeit, Aufwand und Praxistauglichkeit
Dein Mehrwert
- Aktuelles, praxisnahes Forschungsthema in Rücksprache mit lokalen Partnern wie Kommunen
- Interdisziplinäre Betreuung (Fluidmechanik & Geographie)
- Zugang zu leistungsstarker Recheninfrastruktur
- Training von Softskills wie: Präsentationen und die Darstellungen von Ergebnissen
Training von Softskills wie: Präsentationen und die Darstellungen von Ergebnissen
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