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Modelle des Flussbau-Laboratoriums

Allgemein
BezeichnungModelle des Flussbau-Laboratoriums
UniversitätTechnische Universität Dresden
UniversitätsortDresden
Museums- und SammlungsartNaturwissenschaft & Technik
Museums- und SammlungsformLehr- und Forschungssammlung
SammlungsschwerpunktBautechnik · Hydrologie · Wasserbau
Externe Links
BeschreibungIm Hubert-Engels-Laboratorium, das bereits 1898 als erstes ständiges Flussbaulabor der Welt gegründet wurde, besteht die Möglichkeit, hydraulische Modellversuche für zahlreiche Aufgaben aus dem Bereich des Wasserbaus durchzuführen. Dazu zählen u. a. Druck-, Geschwindigkeits-, Turbulenz- und Durchflussmessungen und Versuche für spezielle Anlagen des konstruktiven Wasserbaus, des Siedlungs-, Industrie- und Energiewasserbaus sowie des See-, Fluss- und Hafenbaus, der Wasseraufbereitung und Wasserverteilung oder zu hydraulischen Problemen in Industrieanlagen. 
SonstigesErklärung der Notwendigkeit des heute noch stattfindenden physischen Experimentes mit physikalischen (materiellen) Modellen

Die Modellgesetze von Froude, Reynolds, Euler, Weber und Mach sind die Basis für den experimentellen Zugang zur Modellierung ausgewählter Parameterkombinationen, sodass interessierende Phänomene aus der Simulation des „Ganzen“ mit seinen oft unüberschaubar zahlreichen physikalischen Prozessen und Phänomenen herausgearbeitet werden konnten. In den ersten zwei Dritteln des 20. Jahrhunderts erlebten die experimentellen Untersuchungen hinsichtlich ihrer Anzahl und Vielseitigkeit ihren Höhepunkt. Hydraulische und feststoffdynamische Aspekte, komplexe hydrotechnische Optimierungen von Bauwerksumströmungen bis hin zu fahrdynamischen Problemstellungen und der Interaktion zwischen Schiff und Strömung wurden im Labormaßstab untersucht. Mannigfaltige Wirkungszusammenhänge ließen sich simulieren und einzelne Prozesse identifizieren. So wurden z. B. die Grundlagen des Geschiebetransports durch Shields (1936) in physikalischen Modellen untersucht. Befruchtend wirkten dabei in dieser Zeit ebenfalls zahlreiche Versuche in Windkanälen für die Luftfahrt und die Automobilentwicklung. Das mit Wasser betriebene physikalische Modell - alternativ „hydraulische Modelle“ - zeichnet sich insbesondere durch die hohe Anschaulichkeit aus und eignet sich daher auch hervorragend zu Lehrzwecken.

Mit Beginn des Computerzeitalters in den 1970er Jahren wurde von vielen das baldige Ende des physikalischen Experimentes prognostiziert. Mit der rasenden Entwicklung der hydronumerischen Methoden schien ein Zugang zu allen hydro- und morphodynamischen Fragestellungen möglich. Es zeigte sich aber, dass neben den stets limitiert vorhandenen Rechenkapazitäten auch die deterministische Prozessabbildung fortwährend an ihre Grenzen stößt. Mit zunehmendem Prozessverständnis wird auch die Auflösung der im mathematischen Modell abgebildeten, relevanten physikalischen Prozesse erhöht (z. B. Turbulenzmodelle: von konstanter Wirbelviskosität über Large Eddy Modelle bis hin zur Direkten Numerischen Simulation).

Heute sind wir in der Lage, auf Grund der messtechnischen Entwicklung und deren adaptierter Anwendung in hoch technisierten Laboren mit 3D-Particle-Tracking-Velocimetry, hochgenauer photogrammetrischer Methoden zur Sohlaufnahme, Automatisierungstechnik, Ultraschallsensorik, optischen Kraftmessverfahren, Laser-Doppler-Anemometrie, Particle-Imaging-Velocimetry und vieles andere mehr räumlich und zeitlich hoch aufgelöste strömungs- und feststoffdynamische Zustände aufzunehmen. Parameter wie statistische, turbulente Größen können direkt gemessen werden. Dies ermöglicht die präzise, zuverlässige Erhebung großer Datenmengen, die wiederum der Fortentwicklung mathematischer Verfahren dient. Immersive dreidimensionale Visualisierungstechniken erlauben gleichermaßen für mathematische und physikalische Modelle dem Betrachter das Eintauchen in die Strömung. So ergänzen physikalische und mathematische Verfahren einander: Die Ergebnisse des Experiments können bei der Entwicklung der mathematischen Methoden der Verifikation und Validierung dienen. Anfänglich haben mathematische Verfahren die Hydraulik und die Feststoffdynamik nur in Form von Beiwerten parametrisiert. Durch die inzwischen verfügbare Rechenleistung und neue numerische Ansätze können die mathematischen Verfahren - fortentwickelt mit Hilfe der physikalischen Modelle - inzwischen auch zum vertieften Prozessverständnis beitragen.

Physikalische Modelle werden auch in Zukunft einen erheblichen methodischen Anteil an der Untersuchung komplexer Fragestellungen haben. Ihre Anwendung wird sich weiter spezialisieren auf Bereiche mit stochastischen Eigenschaften (wie dies im Bereich der Morphologie der Fall ist) und auf Bereiche mit großer Komplexität, für deren hydronumerischen Zugang die Rechenkapazitäten noch auf absehbare Zeit nicht gegeben sein werden. Zudem wird mit Systemmodellen die effiziente Beantwortung grundlegender Fragestellungen möglich sein. Die Anschaulichkeit der gegenständlichen Modelle sichert ihnen weiterhin den Einsatz in der Lehre.

Aus: Mitteilungsblatt der Bundesanstalt für Wasserbau, Nr. 90, Juli 2007 
Stand der InformationenDezember 2010
  
Bestände
Objektgruppen
Stand der ErschließungModelle sind nicht erfasst, da sie nach den Versuchen meist wieder abgebaut werden. 
Bedeutende TeilbeständeEs gibt keine Information zu bedeutenden Teilbeständen.
  
Geschichte
Ereignisse
  • 1890 Begründung als akademische Sammlung oder Institution
Personen
GeschichteMit der Gründung der Technischen Hochschule Dresden 1890 und der Berufung von Hubert Engels (1854-1945) auf den neu gegründeten Lehrstuhl für Wasserbau begann die bis heute andauernde Tradition von wasserbautechnischen Versuchen. Ab 1891 begannen die Modellversuche im Labor des Professors für Maschinenbau Gustav Zeuner (1828-1907), die später in der Bellingrathschen Schiffbauversuchsanstalt in Dresden-Übigau fortgesetzt wurden. 1898 gründet Engels das weltweit erste Flussbaulaboratorium. Es befand sich bis 1913 im Laborgebäude in der Nähe des Dresdner Hauptbahnhofes.

Mit dem im gleichen Jahr stattfindenden Umzug des Lehrstuhles für Wasserbau in das neu errichtete Hochschulgebäude der Bauingenieurabteilung (heute Beyerbau) wurde auch ein neues Laboratorium eingeweiht. Von 1924 bis 1945 wurde das Labor unter den Professoren H. Heiser und O. Kirschmer schrittweise erweitert. Die Forschungspalette wurde von den anfänglich durchgeführten Flussbauversuchen auf hafen- und seebauliche Versuche und Experimente zur technischen Hydraulik erweitert.

Nach dem Zweiten Weltkrieg und den daraus resultierenden Zerstörungen erfolgte von 1948 bis 1951 die schrittweise Instandsetzung und Wiedereinrichtung des Bauingenieurgebäudes und des Labors.

Von 1950 bis 1970 gab es durch zahlreiche Großprojekte einen Aufschwung im wasserbaulichen Modellversuchswesen. Im Jahre 1968 erfolgte die Gründung des Sektion Wasserwesen, welcher das Institut als Wissenschaftsbereich und Technische Hydromechanik zugeordnet wurde. Ab 1980 wurde verstärkt Computertechnik und automatisierte Messtechnik im Labor eingeführt.

Von 1990 bis zum Jahr 2000 gab es umfangreiche Investitionen für Computertechnik und Messgeräte im Institut und Labor. Trotzdem werden immer noch Versuche mit materiellen Modellen durchgeführt. Im Jahre 1991wurde ein Förderverein gegründet, der die fachliche Arbeit des Institutes unterstützt.

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Publikationen
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