Fluidsimulation mittels Lattice Boltzmann Methode

Allgemeines zum Projekt

Projekttitel: Fluidsimulation mittels Lattice Boltzmann Methode

Betreuer: Prof. Dirk Reith / M.Eng. Philipp Spelten

E-Mail:  dirk.reith@h-brs.de philipp.spelten@phd.h-brs.de

Anzahl Plätze: 2

Start: jederzeit

Studiengänge:

• Maschinenbau  Schwerpunkt Mechatronik
• Maschinenbau  Schwerpunkt Virtuelle Produktentwicklung
• Nachhaltige Ingenieurwissenschaft

Kurzbeschreibung und Zusatzinfos

Kurzbeschreibung:

Fluiddynamik (das Verhalten von Luft, Wasser, usw.) kommt in verschiedensten Anwendungen vor, wie zum Beispiel Windkraftanlagen, Wärmetauschern von Wärmepumpen, Luft- und Raumfahrt oder Formel 1. Weil die Fluiddynamik schwer vorherzusagen ist, ist sie heute eine wesentliche Herausforderung für Ingenieur:innen in diesen Bereichen.

Mit der Lattice Boltzmann Methode (LBM) können Fluide in verschiedenen Anwendungsszenarien sehr effizient simuliert werden. Die Methode erlaubt eine numerische Lösung der Navier-Stokes-Gleichungen, welche die Physik der Strömung beschreiben, auf einem Gitternetz. Der dahinterliegende Algorithmus kann auf Grafikkarten massiv parallelisiert werden und eignet sich besonders für inkompressible Strömungen (Wasser, Akustik, Luftströmung bis ca. 400 km/h).

Für das konkrete Thema Ihres Masterprojekts gibt es bereits einige Ideen unsererseits (siehe Projektphasen). Alternativ kommen Sie gerne mit Ihren Vorschlägen auf uns zu. In jedem Fall kommen Sie gerne bei unserer Arbeitsgruppe in B293 vorbei, um über Ihr Vorhaben zu sprechen.

Voraussetzungen:

• Interesse an physikalischen Phänomenen
• Kompetenzen aus Modulen wie „Modellbildung & Simulation“:
  • Umgang mit physikalischen Formeln
  • Programmieren, bestenfalls Python oder C++ (nicht zwingend)

Ziele:

Sie lernen

• den Umgang mit komplexeren physikalischen Zusammenhängen
• die Implementierung numerischer Methoden in Python oder C++
• die Visualisierung von Strömungsphänomenen mittels Paraview

Links für Zusatzinfos:

• Arbeitsgruppe der H-BRS

• Code der H-BRS Arbeitsgruppe
• Open-Source Code des KIT

Projektphasen

Beispiele für Projektphasen finden Sie in zwei konkret ausgeschriebenen Masterprojekten:

• Windkrafttragflügel
• Kaltluftschneise