Hochleistungsrechner (HPC)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Gerät (HPC) wurde vom Lehrstuhl für Modellierung und Simulation (LeMoS) im Rahmen von fünf DFG-, zwei BMBF/BMWI-, zwei EFRE- und drei Industrieprojekten intensiv genutzt. In einem DFG Projekt wurde eine neuartige Methode zur Generierung der divergenzfreien Geschwindigkeitsfelder für Einstromrandbedingungen in LES und DNS entwickelt, die vorgeschriebene Reynoldsspannungen und drei explizit vorgeschriebe Längenmaße besitzt. Die Robustheit der Methode wurde für kanonische Testströmungen und für einige praktisch relevante Fälle nachgewiesen. Die Entwicklung von hybriden URANS/LES-Methoden und Akustik erfolgte in weiteren Projekten. Es wurde eine neuartige hybride URANS-LES Methode entwickelt, mit der es gelungen ist, instationäre Effekte in der Schiffshydromechanik mit Berücksichtigung der Flachwassereffekte zu erfassen. Während des letzten Symposiums „Tokio 2015“ wurden die von LeMoS erzielten Ergebnisse für die turbulente kinetische Energie hinter einem vollen Schiff JBC als die besten unter allen Teilnehmern anerkannt, was eine hohe Qualität der LeMoS-Entwicklung belegt hat. Ein weiteres Forschungsfeld vom LeMoS betrifft die Entwicklung von mathematischen Modellen zur Modellierung der Wechselwirkung zwischen der Umgebung und menschlichen Körpern. Die Ergebnisse dieser Arbeit, die in einer engen Zusammenarbeit mit Industrieunternehmen durchgeführt wurde, werden für Design der Kleidung und Abschätzung der Behaglichkeit von Menschen bei niedrigen Temperaturen, Wind und sportlichen Belastungen eingesetzt. LeMoS arbeitet kontinuierlich an Methoden zur Evaluierung von strömungsmechanischen und thermodynamischen Vorgängen in Wärmeübertragern (WÜ) mit strukturierten Oberflächen. Ferner wird eine neue Methode zur Modellierung der Sedimentation (Fouling) in WÜ auf Basis der Grobstruktursimulation und Lagrange-Partikel-Tracking vorgeschlagen und zurzeit anhand der Messungen validiert. Ein wichtiger Forschungsschwerpunkt vom LeMoS ist die Entwicklung von neuartigen numerischen Methoden zur Auflösung von konzentrierten Wirbelstrukturen, die auf Kombination von gitterbasierenden und gitterfreien Methoden basieren. Durch die Kopplung von OpenFoam und gitterfreier Wirbelmethode ist es gelungen, die Randwirbel auf großen Distanzen vom Flügel im Fernfeld zu erfassen. Mit einer anderen Technik, als „Embedded Simulation“ bezeichnet, die sich noch in der Entwicklungsphase befindet, soll ein effizientes Verfahren zur Modellierung von kleinskaligen Strömungen mit Skalen geringer als die Gitterweite ausgearbeitet werden. Grundlagen für eine wesentliche Erhöhung der Flugsicherheit von Flügelsystemen in Bodennähe mit dem besonderen Augenmerk auf den Einfluss von nichtlinearen und instationären aerodynamischen Effekten wurden geschaffen. Die gewonnenen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Annahme infinitesimal kleiner Störungen, die beim Entwurf von Bodeneffektfahrzeugen zurzeit genutzt wird, der Hauptgrund für die Abweichung zwischen der vorhergesagten dynamischen Stabilität und der in der Praxis erreichten ist. Es ist abschließend zu erwähnen, dass die Kapazitäten des beschafften HPC-Systems ein wesentliches Standbein für die im Berichtszeitraum vom LeMoS durchgeführten Forschungsaufgaben darstellte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2015). CFD prediction of unsteady forces on marine propellers caused by the wake nonuniformity and nonstationarity. Ocean Engineering
Abbas N., Kornev N., Shevchuk I. & Anschau P.
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(2016). Coupling of human thermoregulation and URANS computation for investigation of local heat transfer and flow structures in a generic car cabin. Flow, Turbulence and Combustion
Turnow J, Kewitz R., Knochenhauer R. & Kornev N.
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(2016). Numerical Simulation of the Tip Vortex Behind a Wing Oscillated with a Small Amplitude. Journal of Aircraft
Kornev N. & Abbas N.
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(2017). A study of unsteady hydrodynamic effects in the stern area of river cruisers in shallow water. Ship Technology Research
Shevchuk I. & Kornev N.
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(2017). Comparison of Different Approaches Tracking a Wing-tip Vortex. Ocean Engineering
Feder D., Dhone M., Kornev N. & Abdel Maksoud M.
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(2017). Hybrid Method Based on Embedded Coupled Simulation of Vortex Particles in Grid Based Solution. Computational Particle Mechanics
Kornev N.
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(2017). Numerical modeling and simulation of particulate fouling of structured heat transfer surfaces using a multiphase Euler-Lagrange approach. International Journal of Heat and Mass Transfer
Kasper R., Turnow J. & Kornev N.
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(2017). Vorticity Structures and Turbulence in the Wake of Full Block Ships. Journal of Marine Science and Technology
Kornev N. & Abbas N.
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(2018). Numerical investigation of the interaction between local flow structures and particulate fouling on structured heat transfer surfaces. International Journal of Heat and Fluid Flow
Kasper R., Deponte H., Michel A., Augustin W., Turnow J., Scholl S. & Kornev N.
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(2018).Generation of Divergence Free Synthetic Inflow Turbulence with Arbitrary Anisotropy. Computer & Fluids
Kröger H. & Kornev N.
