Fischtreppe – Fischaufstiegsanlage – Fischpass -Fischwanderhilfe – Fischleiter – ein Blender Test

mach:idee startet mit Blender – hat eine Weile gedauert, aber das OpenSource-Programm Blender fasziniert schon lange und bietet seit geraumer Zeit eine – auch für alte 3ds max-Hasen – nutzbare Oberfläche und… viel wichtiger: Blender läuft auch unter Linux. Und das finden wir spannend!

FAA mit Blender und RealFlow

FAA mit Blender, RealFlow und aktualisierter Geometrie

Der Übergang zwischen den einzelnen Zellen erfolgt über ein lineares Gefälle. Die Simulation wurde erneut mit RealFlow 10, SPH und unveränderten Zuströmungsbedingungen durchgeführt. Entsprechend haben sich Füllverhalten und Strömungen geändert.

 

FAA mit Blender, FlipFluids und aktualisierter Geometrie

  • Strömungsemitter 0.25 m x 0.07 m = 0.0175 m²
  • Geschwindigkeit von 1.0 m/s
  • Q = 0.0175 m³/s

FlipFluid ist eine eigenständige Entwicklung und liefert mittels eines Gitter-basierten Ansatzes überzeugende Ergebnisse.

FAA mit 3ds max

Wikipedia beschreibt eine Fischtreppe wie folgt:

Eine Fischtreppe oder Fischpass (auch Fischwanderhilfe, Fischleiter, englisch fish ladder – Fischlift, in Deutschland amtlich auch Fischweg genannt) ist eine wasserbauliche Einrichtung an Fließgewässern, um Fischen im Rahmen der Fischwanderung die Überwindung von Wanderbarrieren in Form von Stauwehren, Wasserkraftanlagen und gegebenenfalls auch Wasserfällen zu ermöglichen.

Der Auslöser für den CFD-Test kam durch einen Post auf Linkedin von Matthias Mende zustande. In seinem Beitrag wurde der Prototyp eines Mäander-Fischpasses aus den 1990ern gezeigt (VHS – hat mich gefreut).

“Der Prototyp bestand damals aus geschnittenen Faserzementrohren (heute deutlich dünnere GFK-Rohre) und die Schlitze wurden noch mit Überschieblingen stufenweise nach unten verjüngt (heute gleichmässige Verjüngung Richtung Sohle). Der Beckendurchmesser betrug hier nur 1.0 m, bei einer Beckenfallhöhe von 15 cm ergibt sich so ein Rampengefälle von stolzen 30% (2 Becken nebeneinander).” Matthias Mende

Vielen Dank fürs Veröffentlichen!

Der Fischpass war interessant und da einige Versuche mit dem Fluid-Solver von Real Flow anstanden, war dies genau das richtige Spaßprojekt um sich auch gleich mit Blender und den Schnittstellen zu Real Flow zu beschäftigen.

Die Modellierung erfolgte einmal in 3ds max und ergänzend zur Einarbeitung in Blender. Um die Geometrie der FAA CFD-kompatibel zu gestalten kam sowohl in 3ds max als auch in Blender der Topologie-Rebuilder Quad Remesher zum Einsatz. Ein schickes kleines Programm, dass sowohl für Max als auch für Blender genutzt werden kann. Weitere Infos zu QuadRemesher gibt es hier: https://exoside.com/quadremesher/

Der Durchmesser der einzelnen Zellen beträgt 0.50m, die Höhendifferenz jeweils 0.15 m, es wurden sechs Zellen mit Einlauf- und Auslaufbereich modelliert.

Die Polygonanzahl des Modells nach Überarbeitung der Topologie in 3ds max: 22.498, Render-Engine Vray 4.0 Next.

Aktualisierte Geometrie mit FlipFluids

Screenshot Blender mit aktualisierter Geometrie und FlipFluids

 

Screenshot 3ds max

Die Polygonanzahl des Modells nach Überarbeitung der Topologie in Blender: 22.498, Render-Engine Cycles.

Screenshot Blender

 

Beispiel

Interesting fish ladder with the same “meander-type fish ladder” contruction principle on Youtube:

https://www.youtube.com/watch?v=G2CoeeohFzs by “salziges Silber”

On calculating with Real Flow 10

The calculation was carried out using SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) and was calculated for fluid (water body) and spray (foam, splash) The filling process of the fish ladder was simulated.

An area of 1.0 m x 0.45 m = 0.45 m² was used as a fluid emitter. The resulting inflow at a velocity of 0.5 m/s is ~ 0.23 m³/s.

The maximum number of particles in the water body is ~ 24 million. The output for further processing in 3ds max and Blender was done as a water body and spray system. In this case, the simulation itself was carried out in Real Flow 10, the generated result data was loaded into 3ds max and rendered there with VRay.

For Blender, water bodies and spray were exported in the Alembic format – minor problems with the import of the spray particles still need to be solved.

Unfortunately, “small aberrations” could not be avoided. But since the mini-animations were created as experiments to test the software, particles that do not behave quite as they should can be overlooked.

Information on Real Flow: https://realflow.com/

Blender?

Footnote on Blender: This was the first project mach:idee realized with Blender. Working with Blender – after about 25 years of 3ds max – takes some getting used to, but is doable. Many questions remain:

  • Must keyframes be set in Blender?
  • Where are the settings?
  • How do you create a convincing water shader?
  • Ambient occlusion?
  • What are the optimal settings of the render engine?
  • V-Ray for Blender?
  • and many more.

The effort was not too high and getting familiar with Blender was not a big deal, getting started worked out fine. The data interfaces work and the first render results are also passable. And Blender is actually fun! Many thanks to the incredibly motivated open source community.

Information on Blender: https://www.blender.org/

We will keep at it :-)

rm