Forschung und Technologieentwicklung bei NOGRID

Computational Fluid Dynamics (CFD) ist ein Zweig der Strömungsmechanik bei dem verschiedener Arten von numerischen Techniken verwendet werden, um unterschiedlichste strömungsmechanische Aufgabenstellungen mit Hilfe des Computers zu lösen. Die Fluidströmung wird durch die Erhaltungssätze für Masse, Impuls und Energie beschrieben. Diese Erhaltungssätze lassen sich durch partielle gekoppelte Differentialgleichungen beschreiben und lösen. CFD ist auf ein breites Spektrum technischer Probleme in verschiedenen Bereichen der Naturwissenschaften, der Umwelt- und Luft- und Raumfahrttechnik, der Biotechnik oder des industriellen Systemdesigns anwendbar. Computational Fluid Dynamics liefert qualitative und quantitative Ergebnisse für Fluidströmungen durch numerische Methoden, mathematische Modelle und deren Einsatz in entsprechenden Softwaretools.

NOGRID entwickelt neue numerische Werkzeuge und Software, um es unseren Kunden zu ermöglichen, komplexe Systeme genau und effizient zu modellieren und das Verhalten von Flüssigkeiten und Feststoffen über eine Vielzahl von Anwendungen mit unterschiedlichen Längen- und Zeitskalen zu untersuchen. Unsere Forschung und Entwicklung gliedert sich in folgende Kategorien:

Fluid Struktur Kopplung

In der Technik bezeichnet Fluid-Struktur-Kopplung oder Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) die Betrachtung der gegenseitigen Beeinflussung von Struktur und Strömung. Die gegenseitige Beeinflussung von Struktur und Strömung ist ein interessantes Phänomen, das häufig in Natur und Technik vorkommt. Es tritt an verformbaren und/oder beweglichen Strukturen um oder durch die Fluidströme auf. Die Struktur verformt sich unter den von der Strömung ausgeübten Kräften. Bei stark verformbaren Strukturen wird die Strömung sehr oft durch die Struktur gestört und dadurch beeinflusst. In diesem Fall liegt eine echte, zweiseitige Fluid-Struktur-Kopplung vor.

NOGRID points, basierend auf FPM (Finite Pointset Method), ist ein gitterloses CFD-Softwarepaket für Simulationsaufgaben im weiten Bereich strömungs- und kontinuumsmechanischer Aufgabenstellungen. Die Software ist eine gitter- oder netzfreie Methode, die im Gegensatz zu klassischen numerischen Methoden, wie Finite Elemente oder Finite Volumen, kein Gitter oder Netz benötigt. Die Software lässt sich hervorragend bei allen Problemstellungen einsetzen, bei denen Netz-basierte Verfahren aufgrund der notwendigen Neuvernetzung an ihre Grenzen stoßen.

Unsere Forschungsgruppe arbeitet an Lösungen für Prozesse, bei denen die dynamische Wechselwirkung zwischen der Fluidströmung und der Festkörperverformung wichtig ist und bei denen flexible und verformbare Strukturen spezielle Behandlungen hinsichtlich physikalischer Eigenschaften und Abmessungen benötigen. Die Biologie liefert zahlreiche Beispiele für Fluid-Struktur-Kopplungen, bei denen die Struktur verformbar und, im Vergleich zu den Abmessungen des Strömungsgebietes, oft sehr dünn ist.

FSI Wasserfilter

Abb. 1: Animation eines 3D FSI Falles, bei dem kleine starre Kugeln (rigid bodies) in einem Rohr einen Wasserfilter passieren.

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