Numerisch intensive Simulationen auf einer integrierten Recheninfrastruktur

Dieses Projekt stellt eine Kooperation mit der Arbeitsgruppe Prof. Grabowski, Uni Göttingen, und der Arbeitsgruppe Prof. Yahyapour, GWDG, dar. Zusätzliche Unterstützung bei der Weiterentwicklung der numerischen Lösungsverfahren für den Anwendungsfall erhält das Projekt von der Arbeitsgruppe von Prof. Deiterding der Universität Southampton. Der am Institut für Technische Mechanik bearbeitete Projektteil hat die folgenden Ziele: Aus ingenieurwissenschaftlicher Sicht ist Ziel des vorliegenden Projektes, das Verständnis von Stofftransport und -umwandlung in porösen Materialien weiter zu entwickeln. Hintergrund des Projektes ist der zunehmende Bedarf in verschiedenen Bereichen der Ingenieurwissenschaften, z.B. der chemischen Verfahrenstechnik, poröse Materialien gezielt zu designen und beispielsweise als Träger für Katalysatoren mit optimierten Umsatzraten und Selektivität einzusetzen. Hierfür ist es notwendig, die Morphologie-Transport-Beziehungen unter Einbeziehung von chemischen Reaktionen genauer als bisher möglich vorhersagen zu können. Aus mathematischer Sicht ist die zentrale Aufgabe die Weiterentwicklung von geeigneten numerischen Berechnungsverfahren. Als Ausgangspunkt hierfür sind geleistete Vorarbeiten der Kooperationspartner auf den Gebieten der numerischen Strömungsmechanik, insbesondere der Lattice-Boltzmann (LB) Methodik, der adaptiven Gitterverfeinerung und dem parallelen und Hochleistungsrechnen sowie Cloud-Computing. Die theoretischen Modelle für die Berechnung von mehrphasigen Fluiden in derartigen Strukturen auf Basis der LB Methode existieren bisher ansatzweise. Um diese Verfahren zur Berechnung von technisch relevanten porösen Strukturen einsetzen zu können, sind aber weitergehende Entwicklungen notwendig um die auf sehr unterschiedlichen Längenskalen ablaufenden Prozesse im numerischen Verfahren auflösen zu können.

Kooperationspartner

Prof. Dr. phil. nat. Jens Grabowski
Institut für Informatik, Georg-August-Universität Göttingen

Prof. Dr. rer. nat. Ramin Yahyapour
Institut für Informatik, Georg-August-Universität Göttingen
und Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung mbH Göttingen

Prof. Dr. rer. nat. Ralf Deiterding
University of Southampton, England

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