Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Goethe-Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (G-CSC) durchgeführt. Entwicklung von Softwarewerkzeugen zur Mehrskalensimulation von Strömung und advektiv-dispersivem Schadstofftransport in heterogenen porösen Medien. Weiter sollen Diskretisierungsverfahren höherer Ordnung für die gemischt parabolisch-hyperbolischen Probleme entwickelt und in die Simulationssoftware umgesetzt werden. Zur Schätzung von Parametern für diese Systeme werden effiziente numerische Verfahren entwickelt und programmtechnisch umgesetzt. Auf der Basis der detaillierten Modelle sollen ferner reduzierte Modelle erstellt werden, die eine schnelle grobe Berechnung des Problems erlauben. Folgende Arbeitspakete werden bearbeitet: AP 3 'Entwicklung eines numerischen Lösers für das mesoskalige Referenzmodell', AP 5 'Adaptiver numerischer Mehrskalenlöser für das Gesamtsystem und Implementierung in d3f und r3t', AP 7 'Algorithmen und Softwarewerkzeuge zur inversen Modellierung und Schätzung der relevanten Parameter des Strömungsproblems' sowie AP 9 'Benchmarking und Vergleichsrechnungen'. Die Ergebnisse werden zusammen mit den Projektpartnern verwertet. Das Simulationssystem UG ist weltweit über 350 mal lizenziert. Diese Nutzer sind eine sehr gute Plattform zur Verwertung der Ergebnisse.
Das Projekt "Teilverbundvorhaben 1.2.4 a: Optimierung der hinteren Stufen eines Gasturbinenverdichters bei weiterer Erhöhung der Freiheitsgrade unter Berücksichtigung Realgas" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Antriebstechnik durchgeführt. Dieses Vorhaben ist Bestandteil des Verbundprojektes AG Turbo COOREFLEX im Teilgebiet Optimierung der hinteren Stufen eines Gasturbinenverdichters. Das DLR beteiligt sich mit der Abteilung Numerische Methoden des Instituts für Antriebstechnik an dem Projekt. Dabei wird das Programmpaket TRACE als Werkzeug der numerischen Strömungssimulation und Optimierung weiterentwickelt. Das Ziel des Vorhabens soll es sein, eine präzise Auslegung von Verdichter Komponenten mittels genauer und effizienter thermodynamischer Modelle für 3D-CFD zu ermöglichen. CFD-Löser TRACE ist zu erweitern, um die Strömung nicht idealer Gase in Triebwerks-Komponenten genau und effizient zu simulieren. Die Zustandseigenschaften der Gase werden in allgemeinem durch hoch nicht-lineare Gleichungen beschrieben, deren Auswertung eine sehr hohe Rechenzeit bedarf. Um den Rechenaufwand zu reduzieren, ist das Vorgehen über prätabulierte Werte und einer schnellen Tabelleninterpolation geeignet. Tabelliert werden notwendige thermodynamische Größen und deren Ableitungen nach den Zustandsvariablen. Dadurch wird die Implementierung eines effizienten und genauen räumlichen Diskretisierungsverfahren ermöglicht. Turbomaschinen-spezifische Randbedingungen werden ebenso um die verallgemeinerte thermodynamische Formulierung erweitert, um insbesondere temperaturabhängige Eigenschaften zu berücksichtigen. Im letzten Schritt wird die globale Turbomaschinenanalyse zur Nutzung temperaturabhängiger Stoffwerte erweitert.
Das Projekt "Entwicklung effizienter Diskretisierungsverfahren für die zu entwickelnden numerischen Verfahren zur Datenanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Mathematisches Institut, Abteilung für Angewandte Mathematik durchgeführt. Zunächst soll der Postprozessor um die Darstellung von geometrischen Modellen und Modellergebnissen unter Berücksichtigung von Klüften und freien Oberflächen ergänzt werden. Diese Visualisierung soll hierarchisch konzipiert werden. D.h. in der interaktiven Exploration werden grobe Repräsentationen der Daten bereitgestellt, die effektiv in die Echtzeit zeitlich animiert oder räumlich skaliert und gedreht werden können. Finale graphische Ergebnisse und Animationen sollen hingegen den vollen Detailreichtum der Simulationen widerspiegeln. Hierzu gilt es, Kompressionstechniken auf den Daten in Raum und Zeit zu entwickeln. Grundlage dieser Techniken werden Fehlerschätzer in der Visualisierung sein, die die unterschiedlichen Skalen der Daten für Transportprozesse, Wärmediffusion und Nuklidzerfall in angemessener Weise widerspiegeln. Die Datenanalyse dreidimensionaler zeitabhängiger Daten erfordert lokalisierte Techniken der Visualisierung. Die in unserer Arbeitsgruppe entwickelten Werkzeuge zur Visualisierung werden Bestandteil des gesamten Softwarepakets sein und stehen damit der Nutzung durch die GRS oder anderen Institutionen zur Verfügung.