Een nieuwe haven of een windmolenpark op zee wordt straks voortdurend blootgesteld aan de kracht van brekende watergolven. Die golven hebben, onderweg vanuit de diepste oceaan naar ondiepere kustwateren, veel veranderingen ondergaan. Promovendus Ruddy Kurnia van de Universiteit Twente heeft wiskundige modellen ontwikkeld waarmee het golfgedrag razendsnel is door te rekenen, voor elke waterdiepte en rekening houdend met een kademuur, helling of scheepswand. Zijn software HAWASSI is nu al beschikbaar voor bijvoorbeeld havenontwerpers. Kurnia promoveert op vrijdag 19 februari.
De golven die we waarnemen aan het oppervlak, op volle zee of aan de kust, zijn samengesteld uit talloze andere golven op verschillende diepten. Vanuit het diepst van de oceaan bewegen zich golven die een lange golflengte koppelen aan een grote golfsnelheid, wat we uiteindelijk zien zijn korte golven die langzamer voortbewegen en ook in vorm en hoogte afwijken van die diepzeegolven.
Samenspel
Het is complex om al die veranderingen in wiskundige modellen te beschrijven, vaak wordt daarom gekozen voor een vereenvoudigde benadering. Dat geldt bijvoorbeeld voor de dispersie: de relatie tussen de golflengte en de golfsnelheid. Kurnia gebruikt hiervoor geen benadering, maar de exacte relatie. Hij kiest ook niet voor een numerieke benadering, met sterk vereenvoudigde wiskundige beschrijvingen voor een serie tijdstippen, maar voor een precieze beschrijving van het samenspel van de golven op verschillende diepten, via de bewegingsenergie.
Snel doorrekenen
Dat maakt het model toepasbaar voor elke waterdiepte. Bovendien is Kurnia in staat om plotselinge overgangen mee te nemen: een kademuur, een hellende kustlijn, een scheepswand. Ondanks de complexiteit, zijn de modellen razendsnel door te rekenen door gebruik te maken van zogenaamde Fast Fourier Transformatie, die een wiskundige beschrijving ontleedt in verschillende sinusvormen.
De modellen zijn al vergeleken met vele experimenten in ‘wave tanks’ van de TU Delft, MARIN en het Indonesian Hydrodynamic Laboratory. Ze zijn daar ook zeer bruikbaar om vooraf de gewenste golf te berekenen en zo de kostbare experimenteertijd te verkorten. Via LabMath Indonesia is de software van Kurnia beschikbaar onder de naam HAWASSI: Hamiltonian Wave-Ship-Structure Interaction.
Ruddy Kurnia (Bandung, 1987), heeft zijn onderzoek uitgevoerd in de groep Applied Analysis (faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica). Zijn promotor is prof. Brenny van Groesen. Het onderzoek is financieel ondersteund door de Technologiestichting STW. Na zijn promotie gaat hij als postdoc verder, deels aan de UT en deels in Indonesië.
Het proefschrift ‘HAWASSI-AB, Modelling and simulation of fully dispersive nonlinear waves above bathymetry’ is digitaal toe te sturen
