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Localized Reduced-Order Modeling via Parameter Space Splitting for the Prediction of Contaminant Dispersion in Urban Areas

Kühn, Lisa und Bonari, Jacopo und von Danwitz, Max und Popp, Alexander (2026) Localized Reduced-Order Modeling via Parameter Space Splitting for the Prediction of Contaminant Dispersion in Urban Areas. In: Proceedings of the European Safety and Reliability Conference (ESREL 2026). Research Publishing, Singapore. European Safety and Reliability Conference (ESREL) 2026, 2026-06-14 - 2026-06-19, Braga, Portugal. doi: 10.3850/ESREL2026061419_esrel26-p27813-cd. ISBN 978-981-94-3281-3.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
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Offizielle URL: https://cmsweb.com.sg/rps2prod/esrel2026/epro/html/esrel26-p27813.html

Kurzfassung

Numerical simulations of accidental contaminant releases, such as gas leaks at chemical plants, can provide meaningful information about the dispersion of hazardous substances during emergency response actions and in preparatory studies involving many different "what-if" scenarios. Common models couple the incompressible Navier-Stokes equations for the assessment of the wind field with an advection-diffusion problem for evaluating the contaminant transport from an instantaneous source. However, computational times required to evaluate such high-fidelity models grow substantially with increasing model complexity. This limits their feasibility for timecritical applications, and motivates the use of model-order reduction techniques for rapid yet reliable online predictions based on prior offline computations. Therefore, a non-intrusive, purely data-driven reduced-order model (ROM) is developed that accounts for different wind conditions. The ROM is built for a two-dimensional domain that reproduces realistic building footprints, preserving key features necessary for studying the dispersion across developed areas. Due to the complexity of the problem, a global ROM covering the complete parameter space provides insufficient approximations. Thus, a localized approach is employed, setting up and aggregating local reduced-order models each corresponding to a sub-range of a split-up parameter space. Ultimately, the developed model approximates the spatio-temporal concentration field for a certain time frame with a mean relative error below 3 %, while providing predictions around 100 times faster than the original full-order high-fidelity model.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225546/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Localized Reduced-Order Modeling via Parameter Space Splitting for the Prediction of Contaminant Dispersion in Urban Areas
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kühn, Lisalisa.kuehn (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-8215-6093220864453
Bonari, Jacopojacopo.bonari (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8435-6466220864454
von Danwitz, Maxmax.vondanwitz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2814-0027220864455
Popp, Alexanderalexander.popp (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8820-466X220864456
Datum:Juni 2026
Erschienen in:Proceedings of the European Safety and Reliability Conference (ESREL 2026)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.3850/ESREL2026061419_esrel26-p27813-cd
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Matos, J. C.Department of Civil Engineering of the School of Engineering, University of MinhoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lourenço, P. B.Department of Civil Engineering of the School of Engineering, University of MinhoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Beer, M.Institute for Risk and Reliability, Leibniz University HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Oliveira, D.Department of Civil Engineering, University of MinhoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Patelli, E.Centre for Intelligent Infrastructure, Department of Civil and Environmental Engineering, University of StrathclydeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sousa, H. S.Department of Civil Engineering, University of MinhoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Silva, R. A.Department of Civil Engineering, University of MinhoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Santamaria, M.Department of Civil Engineering, University of MinhoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Research Publishing, Singapore
ISBN:978-981-94-3281-3
Status:veröffentlicht
Stichwörter:airborne contaminant transport, crisis management, reduced-order modeling, proper orthogonal decomposition with interpolation, parameter space splitting.
Veranstaltungstitel:European Safety and Reliability Conference (ESREL) 2026
Veranstaltungsort:Braga, Portugal
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:14 Juni 2026
Veranstaltungsende:19 Juni 2026
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:keine Zuordnung
DLR - Forschungsgebiet:keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):keine Zuordnung
Standort: Rhein-Sieg-Kreis
Institute & Einrichtungen:Institut für den Schutz terrestrischer Infrastrukturen > Simulationsmethoden für Digitale Zwillinge
Institut für den Schutz terrestrischer Infrastrukturen
Hinterlegt von: Kühn, Lisa
Hinterlegt am:16 Jul 2026 11:49
Letzte Änderung:16 Jul 2026 11:49

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