Virtuelle Wasserspiele - oder mehr

Fliessvorgänge in der Natur, wie Strömungen in Flüssen, bei Muren oder Lawinen sowie in wasserbaulichen Anlagen können durch die Erhaltungsgleichungen der Physik beschrieben und mathematisch numerisch gelöst werden. Prof. Peter Rutschmann und seine Mitarbeiter haben Strömungen nicht nur im Modell sondern auch am Computer nachgebildet. Die numerischen Berechnungen basieren auf den Erhaltungssätzen der Physik, d.h. auf der Massen-, Impuls- und Energieerhaltung. Es stellt sich die Frage, ob die Resultate solcher Berechnungen praktisch relevant sind. Anhand mehrerer Bespiele hochkomplexer Reinwasser- bzw. Murenberechnungen konnte Rutschmann zeigen, dass die Strömungsberechnung auf modernen PC´s mehr als nur eine virtuelle Spielerei ist und die Resultate solcher Rechnungen sehr gut mit Natur- und experimentellen Modellresultaten übereinstimmen.

Die vergleichsweise neue Technologie, die sich in Bereichen des Maschineningenieurwesens weitgehend etabliert und durchgesetzt hat, bedingt Anpassungen in Lehre, Forschung und Berufspraxis. In Zukunft wird die Zahl von Bauingenieuren, die in ihrer beruflichen Praxis mit immer komplexeren Strömungsprogrammen arbeiten, zunehmen. Auf diese Entwicklung nimmt die Ausbildung der Studierenden an der Universität Innsbruck schon heute Rücksicht. In der Vorlesung "Hydraulik 2" werden die Grundlagen der numerischen Strömungsberechnung gelegt, in "Computational Fluid Dynamics" wird der Gebrauch der entsprechenden Werkzeuge in Theorie und Praxis behandelt. Erste Resultate dieser Ausbildungsgänge hat Prof. Rutschmann im Rahmen der Antrittsvorlesung vorgeführt. Tutoren haben erste Bausteine für ein virtuelles, hydraulisches Labor erarbeitet. Mit dessen Hilfe können in Zukunft die Vorlesungen in den Fächern Hydraulik und Wasserbau anschaulicher gestaltet werden. Mit Animationen kann visuell veranschaulicht werden, was aus den Formeln in abstrakter Weise hergeleitet wurde.

Wie wird sich die Zusammenarbeit von traditionellem, experimentellen Versuchswesen und Strömungsberechnung entwickeln? Nach Peter Rutschmann wird sich ein hydraulisches Versuchslabor auch in Zukunft nicht erübrigen. Die Versuche werden sich aber vermehrt mit Grundlagenforschung beschäftigen. Dazu sind auch ganz andere Versuchsapparaturen notwendig, wie zum Beispiel die Partikel Tracking Anlage, die an der Veranstaltung zu bestaunen war. In kurzer Zeit kann damit ein Strömungsfeld hochauflösend in drei Dimensionen vermessen und selbst turbulente Schwankungsgrößen ermittelt werden.

Peter Rutschmann macht mit seinen Berechnungen auch international immer wieder auf sich aufmerksam. Bei den Rodeo-Weltmeisterschaften der Kajak-Fahrer in Graz hat Rutschmann mit seinen Berechnungen der sogenannten "Terminator III-Welle" wesentlich dazu beigetragen, dass die Sportler optimale Bedingungen vorfanden. Für die künstlich angelegte Wasserfläche des von Sir Norman Foster geplanten McLaren-Paragon-Gebäudes in London führte ebenfalls er die Strömungsberechnungen durch.

Zu seiner Antrittsvorlesung empfangen wurde Peter Rutschmann gestern von den Alphornbläsern Hohe Munde unter der Leitung von Mag. Probst. Der gebürtige Schweizer versuchte sich dann auch gleich selbst an einem Alphorn. Im Anschluss an seinen Vortrag konnte sich das zahlreich erschienene Publikum am Buffet der Axamer Bäuerinnen stärken. (bb/cf)