Design und Implementierung eines numerischen Lösers der kompressiblen Navier-Stokes-Gleichungen auf unstrukturierten zwei- und dreidimensionalen Gittern : : ein Beitrag zu computational fluid dynamics und zur Visualisierung

Zusammenfassung: Die Arbeit dokumentiert die numerische Simulation einer Clusterquelle, wie sie für neuartige Beschichtungsverfahren Anwendung findet. Sie stützt sich auf das mathematische Modell der kompressiblen Navier-Stokes-Gleichungen. Angewandt wird ein Finite-Volumen-Verfahren in zwei und drei Raumdimensionen auf unstrukturierten Gittern. Die Zeitdiskretisierung erfolgte sowohl explizit als auch implizit. Der explizite Löser wurde zudem für den Einsatz auf shared memory-Rechnern parallelisiert. Zur Verifikation der Codes und zur Feststellung der experimentellen Konvergenzordnung werden Rechnungen einfacherer Probleme durchgeführt, deren exakte Lösung bekannt ist. Zur Verifikation der numerischen Ergebnisse der Rechnung des Anwendungsproblems werden Vergleiche mit älteren Arbeiten über dieselbe Clusterquelle vorgenommen. Es wird dem gesamten Simulationsprozeß Beachtung geschenkt. So wird nicht allein auf die Numerik, sondern auch auf die Generierung komplexer Gitter und auf die Visualisierung von Daten in Systemen eingegangen. Die Ergebnisse der Arbeit lassen sich mindestens auf die Probleme verallgemeinern, denen dasselbe mathematische Modell zugrunde liegt. Alle Teile des Computerprogramms, also Gittergenerierung, Numerischer Löser und Visualisierung, lassen sich leicht an alle diese Probleme anpassen, weshalb sich im Anhang eine ausführliche Dokumentation des Quellcodes und seiner zugrundeliegenden Ideen findet
Zusammenfassung: This work documents the numerical simulation of a cluster source, that is used by modern coating processes. The simulation has been built onto top of the mathematical model of the compressible Navier Stokes-equations. A Finite Volume scheme is used in both two and three space dimensions on unstructured meshes. For the time discretization both an explicit and an implicit scheme came into place. The explicit one has been parallelized for shared memory computers. To verify the code and to detect the experimental order of convergence numerical tests with simple geometries have been executed, for which the exact solution is known. To verify the numerical results for the application problem, comparisons have been done with previous publications on the same cluster source. The whole simulation process has been investigated. Therefore the work does not only contain material on numerics, but also includes chapters on mesh generation for real world-geometries and visualization of scalar and vector data in systems. The results may be generalized at least to all problems, which can be based onto the same mathematical model. Each part of the computer code, i.e. mesh generation, numerical solver and visualization, can be easily adapted to all such problems. To facilitate such an adaption process the appendix contains a detailed documentation of the code and its underlying ideas

Object Details

• Location: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Extent: Online-Ressource
• Language: Deutsch
• Notes: Universität Freiburg, Diplomarbeit, 2000

Classification and Topics

• Classification: Informatik
• Keyword: Anfangsrandwertproblem ; Finite-Volumen-Methode ; Geometrische Optimierung ; Visualisierung ; Paralleler Algorithmus

Contributors, Places and Time

• Event: Veröffentlichung
• (where): Freiburg
• (who): Universität
• (when): 2001
• Creator: Bachmann, Philipp

Further information

• URN: urn:nbn:de:bsz:25-freidok-1622
• Rights: Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Last update: 25.03.2025, 1:49 PM CET