Rückrechnung von Rand- und Anfangsbedingungen mit Telemac und Algorithmischer Differentiation

Algorithmische Differentiation kann den Einfluss räumlicher Störgrößen auf Strömungen punktgenau rückrechnen. Diese in der Gewässermodellierung revolutionäre Technik ermög-licht die Lösung bisher physikalisch und numerisch kaum modellierbarer Fragestellungen, weil der Einfluss pro Knoten und Parameter ohne Überlagerung mit anderen quantifiziert wird. In der Fließgewässerhydraulik kann dieses Verfahren zur automatischen Optimierung und Kalibrierung strömungsrelevanter Formen, zur Data Assimilation und für hoch aufgelös¬te Sensitivitätsanalysen verwendet werden.

Mit der Methode der Rückwärtsinterpretation und der Quantifizierung von Einflüssen mittels Gradienten für eine sehr große Anzahl an Parametern lässt sich die Abhängigkeit eines beliebigen numerischen Ergebnisses von sehr vielen Eingangsparametern (auch Anfangs- oder Randbedingungen) getrennt aufschlüsseln. Punktuelle Information über Stärke und Richtung des Einflusses helfen, sehr komplexe Strömungsbilder zu interpretieren, geben Informationen über Sensitivitäten und Robustheit oder können in automatischen Optimierungsalgorithmen verwendet werden. Im Flussbau ist diese Methode bisher einmalig, die Autoren haben weitere Anwendungsbeispiele unter www.uwe-merkel.com/telemac-ad hinterlegt.

Diese Methodik eignet sich besonders für die Aufschlüsselung und Optimierung von Wechselwirkungen zwischen Wasserbauwerken, Strömungsbildern und Transportphänomenen.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft 12/2013 (Dezember 2013)
Seiten: 6
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Dr.-Ing. Uwe H. Merkel
Dipl.-Math. Jan Riehme
Prof. Dr. rer. nat. Uwe Naumann

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