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Modeling and Simulation of Standing Wave Configurations for Outflow Improvement and Minimizing Undesired Recirculation

Schwalbe, Julien und Tur, Bogac und Kniesburges, Stefan und Neuss, Nicolas und Stingl, Michael und Keck, Thorsten und Buff, Joachim und Döllinger, Michael (2025) Modeling and Simulation of Standing Wave Configurations for Outflow Improvement and Minimizing Undesired Recirculation. Applied Sciences, 15 (6) (3127), Seiten 1-18. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/app15063127. ISSN 2076-3417.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
59MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2076-3417/15/6/3127

Kurzfassung

River surfing has evolved from natural rivers to artificial standing waves, like the Fuchslochwelle in Nuremberg, where optimizing wave quality and safety remains a challenge. Key issues include recirculation zones that pose risks, particularly at higher inflows. This study addresses safety and performance improvements by introducing geometric modifications to reduce recirculation zones. Using STAR-CCM+ simulations, 16 configurations of baffles and inlays were analyzed. A 3D-CAD model of the Fuchslochwelle was developed to test symmetrical and asymmetrical configurations, focusing on reducing vorticity. Results showed that baffles placed 2 m from the inlay reduced recirculation zones by over 50%. Asymmetrical setups, combining wall and inlay baffles, also proved effective. Following simulations, a baffle was installed at 3 m, enhancing safety and quality. Previously, inflows above 7.5 m3/s caused dangerous backflow, requiring surfers to swim or dive to escape turbulence. With the baffle, safe operation increased to 9 m3/s, a 20% improvement, making the system suitable for surfers of all skill levels. These finding provide a novel approach to enhancing flow dynamics, applicable to a wide range of artificial standing waves. The valuable insights gained enable operators to optimize the dynamics and accessibility through geometric modifications while ensuring safety for users.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/213246/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Modeling and Simulation of Standing Wave Configurations for Outflow Improvement and Minimizing Undesired Recirculation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schwalbe, Julienjulien.schwalbe (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-5460-9646180415426
Tur, BogacUniversity Hospital ErlangenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kniesburges, StefanUniversity Hospital ErlangenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Neuss, NicolasFreidrich-Alexander-Universität Erlangen-NürnbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stingl, MichaelFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-NürnbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Keck, ThorstenNürnberger Dauerwelle e.V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Buff, JoachimNürnberger Dauerwelle e.V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Döllinger, MichaelUniversity Hospital Erlangen, Nürnberger Dauerwelle e.V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:13 März 2025
Erschienen in:Applied Sciences
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:15 (6)
DOI:10.3390/app15063127
Seitenbereich:Seiten 1-18
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTMDPINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2076-3417
Status:veröffentlicht
Stichwörter:surfing; river waves; computational fluid dynamics; flow improvement
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtueller Hubschrauber und Validierung
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Hubschrauber, GO
Hinterlegt von: Koch, Bianca
Hinterlegt am:19 Mär 2025 15:15
Letzte Änderung:19 Mär 2025 15:15

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