KONWIHR

KOMPETENZNETZWERK FüR TECHNISCH-WISSENSCHAFTLICHES HOCH- UND HöCHSTLEISTUNGSRECHNEN IN BAYERN

2000N03 BESTWIHR

Arbeitsfeld:

Die numerische Simulation von fluiden Transportvorgängen ist seit langem als Werkzeug zur Vorhersage aero- und hydrodynamischer Eigenschaften von technischen und natürlichen Prozessen anerkannt. Neben diesen bekannten Anwendungsgebieten setzen sich diese Verfahren im zunehmenden Maße in weiteren Branchen durch. Zahlreiche neugegründete Initiativen im Bereich der Chemischen Verfahrenstechnik, der Umwelttechnik oder der Medizintechnik, um nur einige zu nennen, zeugen davon.

Zur Lösung dieser Probleme stehen eine Vielzahl von numerischen Werkzeugen zur Verfügung. Gerade im Bereich der Aerodynamik sind diese Verfahren sehr weit entwickelt und stehen "off the shelf" zur Verfügung. Angetrieben durch die spezifischen Anforderungen außerhalb der "klassischen" Einsatzgebiete wurden in der Vergangenheit verstärkt Anstrengungen unternommen, Verfahren zu entwickeln die eine rigorosere Modellierung von Transportvorgängen ermöglichen und somit einen besseren Zugang zur Analyse von Strömungen beispielsweise in Bereichen der Verfahrenstechnik ermöglichen. Zu diesen Verfahren gehören die zellulären Automaten. Diese Entwicklungen haben dazu geführt, daß es inzwischen eine neue Klasse von Simulationsverfahren gibt, die sog. Lattice-Gas bzw. Lattice-Boltzmann Verfahren, die auf einer Diskretisierung der Boltzmanngleichung beruhen. Obwohl dies eine vergleichsweise junge Disziplin ist, wurden inzwischen beachtliche Erfolge erzielt bzgl. des Einsatzes dieser Verfahren in der Verfahrenstechnik oder der Analyse von Strömungen in komplexen Geometrien. Aber auch in den "klassischen" kontinuumsmechanischen Anwendungsgebieten, z.B. der Aerodynamik, wurde das Potential dieses neuartigen Ansatzes erkannt.

Am LSTM Erlangen wurden diese Entwicklungen in den letzten Jahren mitgetragen. In Kooperation mit weiteren Lehrstühlen in Erlangen, industriellen Forschungsunternehmen sowie durch intensive Kontakte zu weiteren Einrichtungen im In- und wurde sowohl an methodischen Aspekten als auch an anwendungsorientierten Problemen und dem Einsatz dieser Verfahren gearbeitet.

Diese Kompetenz auf dem Gebiet der Lattice-Gas/Boltzmann Methoden soll zum Schwerpunkt eines neuen Projektbereiches im KONWIHR werden. Das Ziel des hier vorliegenden Projektes ist es, einen Beitrag zum Aufbau einer Arbeitsgruppe zu leisten, in der diese neuartigen Simulationsverfahren weiterentwickelt werden und somit für weitere technisch und wissenschaftlich relevante Arbeitsgebiete zugänglich gemacht werden. Hierbei sollen die Kompetenzen, die in den beteiligten Institutionen vorhanden sind eingebracht werden und sinnvoll ergänzt werden. Realisiert wird dies durch die Mitarbeiter der beteiligten Partner, die alle seit längerem auf dem Gebiet tätig sind und die durch laufende Forschungsprojekte finanziert sind. Wesentliche Aufgabengebiete neuer Mitarbeiter des Projektes sind die Integration neuer Techniken des Softwareengineering, die Optimierung von Verfahren für die vorhandenen Computerarchitekturen, die Disseminierung der Kompetenzen mit dem Ziel, in Erlangen ein international anerkanntes Zentrum für anwendungsbezogene Forschung auf diesem Gebiet zu etablieren. Hierzu gehört insbesondere auch die Ausbildung und die Sicherung des Nachwuchses im Sinne einer nachhaltigen Weiterführung der Arbeiten auf diesem Gebiet.