Institute of Technology, Resource and Energy-efficient Engineering (TREE)
Arbeitsgruppe Lattice-Boltzmann-Methoden
Aktuelle Forschungsthemen
- Kompressible Strömungen: Thermische Entwicklung durch Kompressibilität
- Weiterentwicklung der Lattice-Boltzmann-Methode unter Zuhilfenahme neuronaler Netze
- Aeroakustische Analyse von Windkraftanlagen: Schallemissionen an der Hinderkante und deren Reduktion
Methoden, Kompetenzen und Anwendungen
Die Arbeitsgruppe entwickelt ein in Python geschriebenes Softwarepaket, namens Lettuce, das die Lattice-Boltzmann-Methode beinhaltet. Dieses Softwarepaket basiert auf PyTorch, welches hauptsächlich eine Softwarebibliothek für Machine-Learning Algorithmen darstellt. Dies ermöglicht nicht nur effiziente Berechnungen auf der Grafikkarte, sondern darüber hinaus auch den Nutzen von neuronalen Netzen in der Lattice-Boltzmann-Methode.
Ein zusätzlicher Schwerpunkt der Forschung liegt auf der Analyse kraftangetriebener Turbulenzen. Die Gruppe untersucht dabei innovative Ansätze zur Modellierung und Steuerung von Turbulenzen durch die Anwendung fortschrittlicher numerischer Simulationen.
Des Weiteren widmet sich die Arbeitsgruppe der Aeroakustik von Windkraftanlagen, insbesondere der Reduktion von Schallemissionen an der Hinterkante der Rotorblätter. Durch numerische Simulationen strebt die Forschung an, neue Strategien zu entwickeln, die die Schallbelastung ohne Verlust der Effizienz verringern. Diese Bemühungen tragen zur Umweltverträglichkeit und Akzeptanz dieser für die Energiewende essenziellen Technologie bei.
Labore & Lehre
Die Simulationen werden auf dem Rechencluster der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg durchgeführt. Eine effiziente Implementierung der Methode sowie eine effektive Parallelisierung ermöglichen leistungsfähige Berechnungen, die hochauflösende Simulationen erlauben.
Die Arbeitsgruppe ermöglicht die Betreuung einer Abschlussarbeit, mit dem Schwerpunkt auf Strömungssimulationen. Für Bewerbungen auf eine Abschlussarbeit kontaktieren Sie bitte Prof. Dr. Dirk Reith.
„Uns geht es darum, wichtige Strömungsphänomene, wie turbulente Strömungen und Aeroakustik von Windkraftanlagen zu verstehen. Zentrale Motivation dieser Forschung liegt in ihrer Anwendbarkeit auf reale technische Herausforderungen. Durch die Modellierung turbulenter Strömungen mithilfe der LBM können wir die Effizienz von Anlagen verbessern, umweltfreundliche Energiequellen weiter optimieren und die Akzeptanz solcher Technologien in der Gesellschaft fördern.”
Prof. Dr. Dirk Reith - Direktor des TREE-Instituts
Forschungsgruppenleiter
Doktoranden
Studierende
- Maximilian Bille
- Ben Picard
Ehemalige
Ausgewählte / Neue Publikationen
- Wilde, D., Nidhan, S., Pham, H. T., Foysi, H., Reith, D., & Sarkar, S. (2023). Stratified Taylor–Green vortex by lattice Boltzmann methods: Influence of stencils, forcing schemes, and collision models.
- Bedrunka, M. C., Wilde, D., Kliemank, M., Reith, D., Foysi, H., & Krämer, A. (2021). Lettuce: PyTorch-based Lattice Boltzmann Framework.
- Wilde, D., Krämer, A., Bedrunka, M., Reith, D., & Foysi, H. (2021). Cubature rules for weakly and fully compressible off-lattice Boltzmann methods. Journal of Computational Science, 51, 101355.
- Wilde, D., Krämer, A., Reith, D., & Foysi, H. (2020). Semi-Lagrangian lattice Boltzmann method for compressible flows. Physical Review E, 101(5), 053306.
- Wilde, D., Krämer, A., Küllmer, K., Foysi, H., & Reith, D. (2019). Multistep lattice Boltzmann methods: Theory and applications. International Journal for Numerical Methods in Fluids, 90(3), 156-169.
Kooperationspartner
- Prof. Dr. Holger Foysi - Universität Siegen
Kontakt
Dirk Reith
Computational Science and Engineering , Managing Director of the TREE Institute, Presidential commissioner for institutional research co-operations, Faculty Advisor BRS Motorsport
Research fields
Location
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53757 Sankt Augustin
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+49 2241 865 9678
Mario Bedrunka
Development/supervision of the energy storage technologies lab, PhD Candidate
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Grantham-Allee 20
53757, Sankt Augustin
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+49 2241 865 759
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Grantham-Allee 20
53757 Sankt Augustin
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02241 865 9192