Persönlicher Status und Werkzeuge

Willkommen am Lehrstuhl für Aerodynamik und Strömungsmechanik


 

Gordon-Bell-Preis 2013 für Supercomputing geht an Team von ETH Zürich, Lawrence-Livermore-National Laboratory und TUM/AER.


Weltweit effizienteste und größte Strömungssimulation

Dank der Spitzenleistung von mehr als 12 PetaFLOPs  konnte die Gasdynamik-Abteilung des Lehrstuhls zusammen mit dem Computational Science and Engineering Laboratory der ETH Zürich die bisher größte und detaillierteste Simulation einer Kavitationsblasenwolke durchführen. Auf dem „Sequoia“-Computer (Platz 3 TOP 500 Liste, Nov. 2013) wurden 1.600.000 Rechenkerne benutzt, um auf 13x10^12 finiten Volumina 15000 Einzelblasen darzustellen.

Dabei wurden bis zu 14.4 PetaFLOPs und bis zu 73 % der Spitzenleistung erreicht, 65% der Spitzenleistung durchgängig.

Der Gordon-Bell-Preis der ACM (Association for Computing Machinery) geht auf Initiative des  gleichnamigen Ingenieurs und Unternehmensgründers zurück und ist mit 10.000 Dollar dotiert. Der US-Amerikaner gilt als einer der Pioniere im Bereich Hochleistungsrechnen und Parallelverarbeitung. Der Preis wird seit 1987 jährlich für überragende Leistungen im Bereich Supercomputing vergeben.


 


Am Lehrstuhl für Aerodynamik und Strömungsmechanik sind eine Vielzahl von Methoden der numerischen Behandlung von Strömungen vertreten. Von den kleinsten zu den größten Skalen, von inkompressiblen Strömungen bis zu Hyperschallströmungen sind alle Geschwindigkeitsbereiche vertreten. Dabei liegen die Schwerpunkte auf der komplexen Umströmung von Flugzeugkonfigurationen im Unter- und Überschall, der Grobstruktursimulation (LES) und der Direkten Numerischen Simulation (DNS), Zweiphasenströmungen sowie Nano- und Mikrofluidik.

In enger Zusammenarbeit mit Experimenten wird die instationäre Aerodynamik (Flügelschwingungen, generalisierte Luftkräfte) von Flügeln großer Streckung und Transportflugzeugkonfigurationen numerisch untersucht. Dabei kommen speziell entwickelte instationäre Verfahren zur Anwendung, die auch eine Kopplung mit der Strukturverformung zulassen.

Im Bereich der Direkten Numerischen Simulation werden unter anderem Hoch­geschwindigkeits­unter­suchungen durchgeführt, bei denen durch die Hochtemperatureeffekte, z.B. bei Wiedereintrittsproblemen, die Modellierung der chemischen und thermischen Vorgänge große Bedeutung erlangt. Die genaue Untersuchung der Einflüße der Dissoziation und Rekombination wie auch von Nichtgleichgewichtseffekten auf den Umschlag von laminarer zu turbulenter Strömung stehen hier im Mittelpunkt.

In Grundlagenforschungsprojekten werden implizite LES-Verfahren (ILES) weiterentwickelt, die eine effizientere und genauere Modellierung der Turbulenz zum Ziel haben. Angewendet werden diese neuen Modelle unter anderem zur Berechnung von Zweiphasenströmungen und chemisch reagierenden Strömungen, sowie für die Fluid-Struktur-Interaktion (FSI).

Neben Untersuchungen mit kommerziellen Softwarepaketen (z.B. ANSYS CFX™) für Kooperationsprojekte mit industriellen Partnern und der Studentenausbildung kommen hauptsächlich eigenentwickelte Programmpakete zum Einsatz, die auf dem aktuellesten numerischen Stand sind. Für die Untersuchungen zur Hochgeschwindigkeitsaerodynamik (DNS) und zur Grobstruktursimulation kann auf jahrelange Erfahrung mit Großrechenanlagen zurückgegriffen werden. Das Institut für Aerodynamik besitzt Zugang zu ausreichender Rechenkapazaität bei den Rechenzentren der Technischen Universität München und den Bundesrechenzentren auf massiv parallelen und Vektor-parallelen Systemen, die zu den größten ihrer Art zählen.Grundlegende Forderungen an die Automobilaerodynamik sind nachwievor Widerstandsreduktion und die Beherrschung instationärer Phänomene. Voraussetzung zur technischen Weiterentwicklung auf diesen Gebieten ist die Verfügbarkeit hinreichend genauer numerischer und experimenteller Werkzeuge. Auf diesen Gebieten arbeitet der Lehrstuhl eng mit der Automobilindustrie im Umfeld Münchens zusammen.

Unsere aktuelle Forschungsschwerpunkte sind:


  • Aerodynamik unkonventioneller Flugzeugkonfigurationen
  • Aerodynamik von Transportflugzeug- und Hochleistungsflugzeug-Konfigurationen
  • Zukünftige Raumtransportsysteme
  • Mikro- und Nanofluidik
  • Turbulenzmodellierung
  • Kompressible Turbulenz
  • Zweiphasenströmungen
  • Hochgeschwindigkeitsaerodynamik
  • Automobilaerodynamik