Numerische Simulation von Fluid-Struktur-Wechselwirkungen auf kartesischen Gittern

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Zenger
• Fachliche Zuordnung: Rechnerarchitektur, eingebettete und massiv parallele Systeme
• Förderung: Förderung von 2001 bis 2003
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5303100

Im Projekt soll ein streng modularer Ansatz zur numerischen Simulation von Fluid-Struktur-Wechselwirkungen weiterentwickelt und an einer prototypischen sowie an einer technisch relevanten Modellkonfiguration erprobt werden. Für die Strömungsberechnungen soll der auf kartesischen Gittern arbeitende MaC-Code Nast++, entwickelt für die Behandlung zeitabhängiger laminarer Strömungen viskoser inkompressibler Fluide in veränderlichen dreidimensionalen Geometrien, eingesetzt werden, die Berechnung der Antwort der flexiblen Strukturen soll mit kommerziell verfügbaren oder von Projektpartnern eingebrachten Strukturlösern erfolgen. Nach zunächst vorzunehmenden Verbesserungen bzw. Erweiterungen von Nast++ hinsichtlich adaptiver Verfeinerung, robuster Mehrgitterlösung sowie Randapproximation soll die voll transiente Kopplung im Sinne der partitionierten Lösung realisiert und im Hinblick auf Robustheit und Stabilität untersucht optimiert werden. Zur Validierung sollen verschiedene Testkonfigurationen dienen, bspw. das im Projekt von Prof. Durst, Dr. Breuer und Dipl.-Ing. Lienhart, Universität Erlangen, Du 101/60-1, definierte Prinzipexperiment FLUSTRUC und im Projekt von Prof. Stoffel, Technische Universität Darmstadt, Sto 190/10-1, bereitgestellte und dort ebenfalls experimentell untersuchte Ventil-Versuchsanordnungen (etwa ein schwingend aufgehängtes, fluidgedämpftes Plattenventil mit elastisch verformbarem Ventilteller). Dabei soll insbesondere die Tauglichkeit des Ansatzes im Hinblick auf verschiedene Parameter wie Ausmaß der Bewegung (abhängig von der Elastizität des Ventiltellers sowie der Steifigkeit der Stützfeder) oder Strömungsgeschwindigkeit bzw. Reynolds-Zahl studiert werden. Die Strömungen sollen dabei zunächst im laminaren Bereich angesiedelt bleiben. Neben der Validierung anhand von Meßdaten sollen umfangreiche Vergleichsrechnungen mit den in den Projekten von Prof. Schäfer und Dr. Meynen, Technische Universität Darmstadt, Scha 814/4-1, von Prof. Turek und Dr. Suttmeier, Universität Dortmund, Tu 102/5-1, und von Prof. Durst, Dr. Breuer und Dipl.-Ing. Lienhart, Universität Erlangen, Du 101/60-1, verfolgten Ansätzen und eingesetzten Codes durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Hans-Joachim Bungartz