Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines hydrodynamischen Simulationsverfahrens zur Berechnung der Schiff-Hafen-Interaktion auf der Grundlage der Methode der Smoothed-Particle-Hydrodynamics (SPH).

Die in Häfen auftretenden Strömungsprobleme sind durch geometrische Besonderheiten geprägt. Sie stehen wegen der geringen Tiefe des Hafenbeckens und den seitlichen Eingrenzungen durch die Kaianlagen unter dem besonderen Einfluss von Flachwasserbedingungen und beengtem Fahrwasser. Hinzu kommt, dass Schiffe das Berechnungsgebiet durch ihre Bewegung dynamisch verändern. Die Hafenanlagen sind großen Manövrierlasten ausgesetzt (beispielsweise durch die Querstrahlruder der Schiffe).

Bei der Verwendung konventioneller Simulationsverfahren auf Basis der Kontrollvolumen orientierten, Eulerschen Betrachtungsweise müssen die o.g. instationären geometrischen Restriktionen durch Konstruktion von aufwendigen, bewegten und überlappenden Rechennetzen befriedigt werden. Kontrollmassen gestützte Vorgehensweisen benötigen demgegenüber keine Rechennetze.

"Smoothed Particle Hydrodynamic" bezeichnet ein solches bislang wenig benutztes Verfahren zur Strömungsberechnung. Der wesentliche Vorteil der Technik ist, dass es sich hierbei um ein Verfahren handelt, bei dem keine Diskretisierung des Rechengebietes durch ein Rechengitter zur Durchführung der Simulation benötigt wird. Die Methode ist inhärent instationär. Sie eignet sich vor allem für Berechnungen mit veränderlichen Geometrien und freien Oberflächen.

Die Modellierung des Fluids geschieht durch ungeordnete, frei bewegliche und massebehaftete Partikel. Die momentanen räumlichen Eigenschaften der Strämung werden mit Hilfe von Filterfunktionen über das gewichtete Mittel benachbarter Partikel rekonstruiert. Die der Strömungsberechnung zugrunde liegenden partiellen Strömungsdifferentialgleichungen können dabei analytisch in gewöhnliche Differentialgleichungen überführt werden, wodurch sich das numerische Lösungsverfahren erheblich vereinfacht.