Transitionsberechnungen auf Grafikkarten - TRABER-GPU

Das Teilvorhaben TRABER-GPU der TUHH im Verbundprojekt FLIPPER befasst sich mit der nichtlinearen Analyse von transitionsbeeinflussenden Instabilitäten und deren Oberflächensignatur bei der turbulenten Schiffsumströmung. Im Verbundprojekt werden Möglichkeiten zur Laminarisierung der Schiffsumströmung durch Oberflächenbeschichtung mit dem Ziel der Reduktion des reibungsbedingten Strömungswiderstandes untersucht. Dafür wird ein bestehendes Strömungssimulationsverfahren gezielt weiterentwickelt. Der diesbezügliche Schwerpunkt liegt auf der Konzeption und Implementierung von Methoden, die sich zur Simulation der Entwicklung von Instabilitätsmoden in praxisnahen Konfigurationen eignen. Die Entwicklung dieser Moden bei hohen Reynolds-Zahlen ist äußerst komplex und an vielen Stellen noch unverstanden. Mit dem Simulationsverfahren soll es möglich sein, die nichtlineare Transitionsdynamik zu analysieren und Anfachungsmechanismen zu beschreiben. Durch eine Verbesserung des Speichermanagements, die Implentierung eines dynamischen Feinstrukturmodells auf der Grundlage von Wirbelzähigkeitsmodellen, der Implemntierung eines turbulenten Sponge-Layer-Modells sowie der Einführung von Transitionsstreifen in das elbe-Verfahren, ein auf GPU's umsetzbares LES - Verfahren, wird eine hocheffiziente Berechnungsmöglichkeit der
Strömungssignaturen geschaffen.

Stichworte

• numerische Strömungsmechanik
• Oberflächeneigenschaften
• Oberflächenmodifikation
• Oberflächenströmungen
• Schiffswiderstand
• Strömungssimulation

Publikationen

• Koliha,N. Janßen, C. and Rung, T. : A fast and rigorously parallel surface voxelization technique for GPGPU-accelerated CFD simulation Communications in Computational Physics, 2014. accepted for publication.
• Banari, A., Janßen, C., Krafczyk, M. and Grilli S.T.: Efficient GPGPU implementation of a Lattice Boltzmann Model for multiphase flows with high density ratios Computers & Fluids, 2014, 2014. accepted for publication.