Hocheffiziente und skalierbare Software für die Simulation turbulenter Strömungen in komplexen Geometrien (STEDG)

Prof. Sabine Roller, RWTH Aachen

Die Simulation turbulenter Strömungen in komplexen Geometrien ist nach wie vor eine Herausforderung in Bezug auf Genauigkeit, Rechenzeit und Speicherbedarf. Stand der Technik sind – insbesondere in kommerziellen Codes, wie sie in der Industrie eingesetzt werden – Verfahren 2. Ordnung in Raum und Zeit, die die sog. RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes)-Gleichungen lösen. Diese Verfahren erlauben eine Simulation in akzeptablen Turn-Around-Zeiten, jedoch nur für relativ einfache Rechengebiete und nur in eher grober Auflösung. Die Simulation komplexer Geometrien mit diesen Verfahren erfordert eine räumliche und zeitliche Auflösung, die zu Rechenzeiten führen, die im Produktentwicklungsprozess nicht zufriedenstellend berücksichtigt werden können. Zudem sind die Möglichkeiten einer Parallelisierung aufgrund der ungenügenden Skalierungbarkeit und schlechten Memory-Nutzung stark eingeschränkt. Im Rahmen des STEDG-Projektes werden Verbesserungen auf der Seite der Modellierung (LES statt RANS, hohe Ordnung statt 2. Ordnung) mit algorithmischen Verbesserungen (Discontinous Galerkin Verfahren statt Finite Volumen Verfahren, hybride LES-RANS Rechnungen) unter Einsatz von HPC-Techniken auf ihre Einsatzfähigkeit in industriellen Bereichen, d.h. für komplexe Geometrien untersucht und verfügbar gemacht. Der Vortrag beschreibt den Stand des Erreichten 7 Monate vor Projektende.