In den Ingenieurwissenschaften, so auch im Bauwesen, gewinnen Fragestellungen der Strömungsmechanik und deren Lösung mithilfe von Strömungssimulationen zunehmend an Bedeutung. Eine wesentliche Aufgabe besteht darin, Methoden und Ansätze zu deren Anwendung zu erforschen und zu validieren. Im ersten Teil dieser Arbeit wird ein Integrationskonzept vorgestellt, mit dem der Gesamtablauf von Strömungssimulationen effizienter gestaltet werden kann. Es wird dazu ein Rahmenwerk entwickelt, welches das Beziehungsgeflecht zwischen den geometrischen Modellen der Teilaufgaben von Strömungssimulationen darlegt und den Ablauf der Simulationen prinzipiell vorgibt. Als zentrale Datenstruktur wird ein Oktalbaum, ein dreidimensionaler Vertreter der Baumdatenstrukturen, verwendet. Dieser unterstützt einerseits das Abbilden der geometrischen Modelle und ermöglicht andererseits eine automatische Generierung kartesischer Gitter. Die angestrebte Kopplung von CAD und Strömungssimulation wird an zwei ausgewählten Beispielen demonstriert. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Erweiterung der Lattice-Boltzmann Methode für Simulationen auf nicht-uniformen Gittern für zweidimensionale Probleme. Hierfür werden zunächst die Grundlagen der Methode dargestellt und die entsprechenden Erweiterungen für die Nichtuniformität im Detail erläutert. Von essentieller Bedeutung sind dabei die das Gitter repräsentierenden Datenstrukturen. Auch hier finden Baumdatenstrukturen, für zweidimensionale Anwendungen als Quadtrees bezeichnet, optimale Einsatzmöglichkeiten. Die Besonderheiten, die sich in der prototypischen Implementierung ergeben, werden ausführlich dargestellt. Da der Prototyp die Modifikation der Gitterkonfiguration erlaubt, werden erstmalig adaptive Lattice-Bolzmann Simulationen durchgeführt und deren Effizienz gezeigt.     «

In den Ingenieurwissenschaften, so auch im Bauwesen, gewinnen Fragestellungen der Strömungsmechanik und deren Lösung mithilfe von Strömungssimulationen zunehmend an Bedeutung. Eine wesentliche Aufgabe besteht darin, Methoden und Ansätze zu deren Anwendung zu erforschen und zu validieren. Im ersten Teil dieser Arbeit wird ein Integrationskonzept vorgestellt, mit dem der Gesamtablauf von Strömungssimulationen effizienter gestaltet werden kann. Es wird dazu ein Rahmenwerk entwickelt, welches das Be...     »

Fluid mechanics and its applications using methods of computational fluid dynamics (CFD) gain an increasing interest in the field of engineering technologies. One of the main issues of sciences in this area is the exploration of methods and solutions dealing with CFD. In the first part of this work an integration concept, with the purpose of optimization of the application flow of fluid-flow simulations, is presented. Therefore, a framework, identifying the relationsships between the different geometric models and defining the sequence of the different tasks in flow simulations, is proposed. The central datastructure is based on an octree, a three-dimensional representative of the spacetrees. It is used to support the mapping of the different geometric models onto each other and to ensure the automation of the cartesian grid generation. The aspired coupling of CAD and flow simulation is demonstrated using specific examples. The second part of this work deals with the extension of the Lattice-Boltzmann method for simulations on non-uniform two-dimensional grids. Therefore, a brief introduction of the basics of the method is given and the corresponding enhancements for the non-uniform grids are explained in detail. The datastructure, representing the grid, is of essential interest. The two-dimensional version of the spacetrees, the quadtrees, find their optimal employment for this purpose. The main aspects, concerning the prototypic implementation, are described. As the prototyp allows a modification of the grid configuration during runtime, adaptive Lattice-Boltzmann simulations can be performed for the first time demonstrating their efficiency.     «

Fluid mechanics and its applications using methods of computational fluid dynamics (CFD) gain an increasing interest in the field of engineering technologies. One of the main issues of sciences in this area is the exploration of methods and solutions dealing with CFD. In the first part of this work an integration concept, with the purpose of optimization of the application flow of fluid-flow simulations, is presented. Therefore, a framework, identifying the relationsships between the different g...     »