| FreeWiHR - Simulation von Metallschäumen Die erfolgreiche Herstellung neuer Materialien setzt in den
meisten Fällen die Beherrschung sehr komplexer
technologischer Prozesse voraus. Ein besonders hilfreiches
Mittel bildet hierbei die numerische Simulation. Sie dient
sowohl zum Studium der Prozesskontrolle als auch zur
Erhöhung des Prozessverständnisses.
Dabei gewinnt in den letzten Jahren die Methode der
Zellularen Automaten (ZA) zunehmend an Bedeutung. Zellulare
Automaten stellen eine ideale Methode dar, um physikalische
Phänomene zu modellieren, die bei der Herstellung von
Werkstoffen auftreten. Dazu zählen unter anderem die
Ausbildung von Kornstrukturen oder von Dendriten bei einer
Erstarrung. Spezialformen der ZA, wie die Lattice Gas oder
Lattice Boltzmann Methode (LBM) eignen sich in
hervorragender
Weise zur Modellierung von Prozessen, bei denen Strömungen
in komplexen, veränderlichen Geometrien auftreten. Dies
sind nun genau die Situationen, die bei der Herstellung von
Metallschaum oder von Verbundwerkstoffen durch Infiltration
von Faser- oder Pulverpreforms auftreten. Zur Modellierung
müssen sowohl beim Schaum als auch bei den
Verbundwerkstoffen freie Oberflächen beschrieben werden.
Für die Beschreibung freier Oberflächen im Rahmen der LBM
in zwei Raumdimensionen wurde in den letzten drei Jahren am
Lehrstuhl WTM erfolgreich ein Algorithmus entwickelt und
implementiert.
Diese erfolgversprechenden Ansätze sollen als Grundlage
einer optimierten, auf drei Raumdimensionen erweiterten
Modellierung übertragen werden. Allerdings führt die
Erweiterung auf drei Raumdimensionen auf einen um den
Faktor 1000 - 10000 höheren Rechenaufwand, der nur mit
Hilfe von Höchstleistungsrechnern (HLR) in realistischen
Zeiten zu bewältigen ist.
Ziel des geplanten Projektes ist es daher, in einem Verbund
der Lehrstühle Werkstoffkunde und Technologie der
Metalle (WTM) und Informatik 10 (LSS) die Übertragung
des Modells auf den HLR herzustellen.
Am Lehrstuhl WTM soll dabei der Schwerpunkt auf der
Entwicklung numerischer 3D-Verfahren für die Modellierung
von komplexen dreidimensionalen Problemen mit freien
Oberflächen auf der Grundlage der LBM liegen.
Am Lehrstuhl für Systemsimulation sollen Datenstrukturen
untersucht und entwickelt werden, die zum einen an die
komplizierten physikalischen Strukturen, z. B. Hohlräume in
Metallschäumen, angepasst sind und zum anderen die
vorgegebene Hardware optimal ausnutzen (verschiedene
Kommunikationsarten, Lastbalancierung,
Cache-Hierarchien). | Projektleitung:
Prof. Dr.-Ing. habil. Carolin Körner, Prof. Dr. Ulrich Rüde
Beteiligte:
Dipl.-Phys. Markus Oechsner, Pohl, Thomas, Thürey, Nils
Stichwörter:
Metallschaum; Lattice-Boltzmann; Strömungssimulation; freie Oberflächen
Laufzeit: 1.1.2003 - 31.12.2011
Förderer:
KONWIHR
Kontakt:
Rüde, Ulrich
Telefon +49 9131 85 28924, Fax +49 9131 85 28928, E-Mail: ulrich.ruede@fau.de
| | Publikationen |
|---|
| De Sterck, H. ; Markel, R.S. ; Pohl, Thomas ; Rüde, Ulrich: A Lightweight Java Taskspaces Framework for Scientific Computing on Computational Grids. In: ACM (Veranst.) : Proceedings of the 2003 ACM Symposium on Applied Computing (ACM Symposium on Applied Computing Melbourne(USA) 09.-12.03.2003). 2003, S. 1024-1030. | | Wilke, Jens ; Pohl, Thomas ; Kowarschik, Markus ; Rüde, Ulrich: Cache Performance Optimizations for Parallel Lattice Boltzmann Codes. In: Kosch, H. ; Böszörményi, L. ; Hellwagner, H. (Hrsg.) : Euro-Par 2003. Parallel Processing. Berlin : Springer, 2003, S. 441-450. (Lecture Notes in Computer Science Bd. 2790) | | Wilke, Jens ; Pohl, Thomas ; Kowarschik, Markus ; Rüde, Ulrich: Cache Performance Optimizations for Parallel Lattice Boltzmann Codes in 2D. Erlangen : Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. 2003 (03-3). - Interner Bericht | | Pohl, Thomas ; Kowarschik, Markus ; Wilke, Jens ; Iglberger, Klaus ; Rüde, Ulrich: Optimization and Profiling of the Cache Performance of Parallel Lattice Boltzmann Codes. In: Parallel Processing Letters 13 (2003), Nr. 4, S. 549-560 | | Pohl, Thomas ; Kowarschik, Markus ; Wilke, Jens ; Iglberger, Klaus ; Rüde, Ulrich: Optimization and Profiling of the Cache Performance of Parallel Lattice Boltzmann Codes in 2D and 3D. Erlangen : Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. 2003 (03-8). - Interner Bericht | | Thürey, Nils ; Pohl, Thomas ; Körner, Carolin ; Rüde, Ulrich: Simulation von Metallschaum mittels der Lattice-Boltzmann Methode. In: Konwihr Quartl 35 (2003), S. 4-8 | Pohl, Thomas ; Thürey, Nils ; Deserno, Frank ; Rüde, Ulrich ; Lammers, Peter ; Wellein, Gerhard ; Zeiser, Thomas: Performance Evaluation of Parallel Large-Scale Lattice Boltzmann Applications on Three Supercomputing Architectures. In: Huskamp, J. et. al (Hrsg.) : IEEE/ACM (Veranst.) : Supercomputing, 2004: Proceedings of the ACM/IEEE SC2004 Conference (Supercomputing Conference '04 Pittsburgh, PA, USA 06. - 12.11.2004). 2004, S. 1-13. - ISBN 0-7695-2153-3
[doi>10.1109/SC.2004.37] | | Körner, Carolin ; Pohl, Thomas ; Rüde, Ulrich ; Thürey, Nils ; Hofmann, Torsten: FreeWiHR --- LBM with Free Surfaces. Erlangen : Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. 2004 (04-6). - Interner Bericht. 15 Seiten | | Thürey, Nils ; Rüde, Ulrich: Stable free surface Flows with the Lattice Boltzmann method on adaptively coarsened grids. Erlangen : FAU. 2008 (08-1). - Interner Bericht. 18 Seiten | Thürey, Nils ; Rüde, Ulrich: Stable free surface flows with the lattice Boltzmann method on adaptively coarsened grids. In: Computing and Visualization in Science 12 (2009), Nr. 5, S. 247-263
[doi>10.1007/s00791-008-0090-4] |
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