Das Projekt "Simulation umweltrelevanter Prozesse in der Energie- und Antriebstechnik (SUPEA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Essen, Fachbereich 12 Maschinenwesen, Fachgebiet Strömungslehre durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es enge, interdisziplinaere Zusammenarbeit zwischen Forschungsinstituten und Universitaetsarbeitsgruppen aus den Bereichen Ingenieurwissenschaften, Mathematik und Informatik sowie unter Beteiligung der Industrie ein System zu entwickeln, dass es erlaubt, komplexe Stroemungen realitaetsnah zu simulieren. Es sollen insbesondere Komponenten von Turbomaschinen untersucht werden, in denen kompressible Stroemungen mit und ohne Verbrennung auftreten, wobei die Betonung auf instationaere Effekte gelegt wird. Die einzelnen Teilaufgaben sind: Entwicklung eines impliziten Loesers zur Simulation instationaerer Stroemungen, Simulation von Verbrennung und Schadstoffbildung, Erstellung eines numerischen Pruefstands und industrielle Systemintegration. Das hier beantragte Teilvorhaben befasst sich mit der Entwicklung und Implementierung eines effizienten impliziten numerischen Stroemungsloesers zur Simulation instationaerer dreidimensionaler Stroemungsfelder. Die Software, die im Rahmen dieses Projektes entwickelt wird, muss industriellen Anforderungen genuegen, d.h. sie muss wartbar und robust sein.
Das Projekt "Unstrukturierte, adaptive Stroemungsloeser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus, Institut für Mathematik durchgeführt. Ziel dieses Teilvorhabens ist die Entwicklung, Parallelisierung und Implementierung eines adaptiven, impliziten Stroemungsloesers fuer chemisch reagierende Stroemungen. Dieser soll insbesondere Brennkammern moderner Turbomaschinen realistisch simulieren. Die numerische Simulation chemisch reagierender Stroemungen in Brennkammern erfordert die Loesung von Erhaltungsgleichungen fuer Mehrkomponentengemische. Einerseits impliziert die Beruecksichtigung mehrerer Komponenten im Reaktionssystem in hohem Masse ein Anwachsen der Komplexitaet im Vergleich zur Einkomponentenstroemung. Andererseits fuehrt die nichtlineare Kopplung der Komponenten durch die chemische Kinetik zu einem deutlichen Anwachsen der Dynamik. Damit werden durch die enge Kopplung der Spezies mittels chemischer Quellterme und Transportphaenomene eine Aufloesung der entstehenden, extrem duennen Rand- und Grenzschichten notwendig. Es sollen hierfuer implizite Verfahren entwickelt werden, die groessere Zeitschrittweiten fuer diese Probleme zulassen. Im Hinblick auf die 3-D-Simulation des Modells sollen Mehrgitterverfahren eingesetzt werden. Die effiziente numerische Simulation 3-dimensionaler reaktiver Stroemungen erfordert wegen ihrer Rechenintensitaet den Einsatz moderner Hochleistungsrechner. Sequentielle wie parallele Verfahren fuer diese Klasse von Anwendungen werden weiterentwickelt, implementiert und validiert. Dabei werden einerseits neuartige objektorientierte Methoden in der Programmentwicklung angewandt. Andererseits wird die Modularitaet und Weiterverwendbarkeit der entwickelten Software im Hinblick auf das Gesamtvorhaben einen besonderen Stellenwert einnehmen.