Modelling Dry Granular Avalanches past Different Obstructions

In dieser Dissertation werden die einphasige Granulatlawinen, die mit unterschiedlichen Hindernissen zusammenstoßen, numerisch und experimentell untersucht. Die theoretischen Analysen basieren auf der Savage-Hutter- Theorie (1989). Die hyperbolischen Savage-Hutter-Gleichungen werden numerisch gelöst, indem man hochauflösende NOC (Nicht-Oszillierende-Centrale) Schematas verwendet, in welchen TVD Begrenzer zweiter Ordnung für die Zellenrekonstruktion eingesetzt werden. Zwei Laborexperimente werden in dieser Studie vorgeschlagen und durchgeführt. In der Experimentkategorie 1 werden der Einfluss der Hindernisse auf den Verlauf einer Lawine, die Ausbreitungslänge der Lawine und die Geometrie der Ablagerungen unter unterschiedlichen Auslösemechanismen, unterschied-lichen Neigungswinkeln der Rutsche, unterschiedlichen Positionen des Hindernisses und unterschiedlichen granularen Materialien demonstriert. Um eine weitere Erkenntnis der dynamischen Randbedingung an der basalen Oberfläche für einphasige Granulatlawinen zu gewinnen, werden in der Experimentkategorie 2 die Normal- und Schubspannungen auf der geneigten Fläche und der horizontalen Auslaufzone der Schussrinne mit Drucksonden gemessen. Die Geschwindigkeiten von Granulatlawinen werden mittels „Particle Image Velocimetry“ gemessen. Diese Geschwindigkeiten werden mit den theoretischen Resultaten vergleichen. Es wird nachgewiesen, dass die theoretischen Fließmuster und die numerischen kritischen Höhen der Hindernisse mit den experimentellen Resultaten in Einklang stehen.