Lehrstuhl für Systemsimulation

Zentralinstitut für Scientific Computing

Ulrich Rüde

Technische FakultätUniversität Erlangen-Nürnberg

www10.informatik.uni-erlangen.de

Die Mission des LSS

Anwendungen in den Natur- und

Ingenieur-Wissenschaften

Informatik

Mathematik

Lehrstuhl für Systemsimulation

Alumni

Prof. G. Horton (Univ. of Magdeburg)

Prof. El Mostafa Kalmoun (Cadi Ayyad University, Marocco)

Dr. M. Kowarschik (Siemens Health Care)

Dr. M Mohr (Geophysik, TU München)

Dr. F. Hülsemann (EDF, Paris)

Dr. B. Bergen (Los Alamos, USA)

Dr. N. Thürey (ETH Zürich, Scanline, Google)

Dr. J. Härdtlein (Bosch GmbH)

C. Möller (Navigon)

Dr. U. Fabricius (Elektrobit)

Dr. Th. Pohl (Siemens Health Care)

J. Treibig (RRZE)

C. Freundl (Yaeger)

B. Berneker

Numerical Algorithms

H. Köstler

T. Dreher

T. Preclik

D. Bartuschat

S. Donath

C. Mihoubi

S. Bogner

K. Pickl

Dr. S. Ganguly

F. Schornbaum

(Dr. Iglberger)

Complex Flows

C. Feichtinger

Laser Simulation

Prof. Dr. C. Pflaum

K. Hertel

M. Wohlmuth

C. Jandl

J. Werner

Supercomputing

J. Götz

T. Gradl

M. Stürmer

F. Deserno

D. Ritter

B. Gmeiner

Walberla Software Framework

Granulare Systememit Starrkörperdynamik

64 parallele Prozesse, 62658 Partikel, bestehend aus 2-5 zufällig überlappenden Kugeln, approx. 13 Stunden Rechenzeit

D.M. Kaufman, T. Edmunds, and D.K. Pai: Fast frictional dynamics for rigid bodies.

ACM Transactions on Graphics 24:946-956, 2005

Virtual Fluidized Bed

512 Processors HLRB-II

Simulation Domain Size: 180x198x360 cells of LBM 900 capsules and1008 spheres = 1908 objects

Number time steps:

252,000

Run Time:

07h 12 min

Lehrstuhl für SystemsimulationUlrich Rüde

Universität Erlangen-NürnbergTechnische Fakultät

www10.informatik.uni-erlangen.de

Teilprojekt 6

Lehrstuhl für StrömungsmechanikAntonio Delgado

Experimentell validierte Simulation

strömungsinduzierter Effekte für Proteinschäume

mittels Lattice-Boltzmann-Methoden

Lattice-Boltzmann-Verfahren (LBM)

Lattice-Boltzmann-Verfahren (LBM)

Bewegte Partikel im Fluid

Fluid Cell

Noslip Cell

Acceleration Cell

Velocity/ Pressure Cell

Bewegte Partikel im Fluid

PDF acting as ForceCells with state change from Fluid to Particle

Momentum calculation

Cells with state change from Particle to Fluid

Cell change from particle to fluidCell change from fluid to particle

12

Vorarbeiten: Sekundärströmung um expandierende-kontrahierenden Blasen

Halbzyklus Expansion

Halbzyklus Kompression

Stromlinien und Strömungsfeld

Vorarbeiten:Strömungs- und Wärmetransportverstärkung in

periodisch gerillten Mikrokanälen

Wärmetransportverstärkung

Stromlinien und -isothermen

Geometrie des Mikrokanals

Strömungsstruktur während eines Oszillationszyklus

Vorarbeiten:

Strömungen mit freien Oberflächen

Simulation1000 Blasen510x510x530 = 1.4!108 lattice cells

70,000 Zeitschritte77 GB64 parallele Prozesse72 Stunden4,608 CPU-Stunden

Visualisierung770 BilderCa. 12,000 CPU-Stunden für die Generierung des Videos

Best Paper Award for Stefan Donath (LSS Erlangen) atParCFD, May 2009 (Moffett Field, USA)

Vorarbeiten:Schaumsimulation

• Schaumsimulation

• Basiert auf dem LBM-Verfahren

– Freie Oberflächen

– Oberflächenspannung

– „Disjoining Pressure“ zur Modellierung der Schaumstabilisierung

– Parallelisierung mit MPI wegen sehr hoher Anforderungen an die Rechenleistung

• Ursprünglich für Anwendungen in den Materialwissenschaften (mit Dr. C. Körner)

• Andere Anwendungen z.B.

– Brennstoffzellen

– Segregation in Suspensionen

Umsetzung – TP 6 Arbeitsplan

Vielen Dank fürIhre Aufmerksamkeit!

Strömung mit freier OberflächeInteraktion eines Fluids mit freier

Oberfläche mit Festkörperpartikeln(Benetzungseffekte)

Ende

Vielen Dank

für Ihre Aufmerksamkeit!

19

9 mm

Nachweis von Staphylococcus aureus2D Numerische Simulation der Durchströmung von

Bioaffinitätssäulen

1 mm

Einlauf

mittlere XY-Ebene

Säule micro-CT image (jpg)

DruckverteilungStromlinien Geschwindigkeit

3D Geometrie