Computational Fluid Dynamics (CFD) plays an important role in today's understanding of complex fluid mechanics. The focus of this thesis lies on the improvement of the classical finite-volume methodology with respect to two major topics. The first aim is to gain an understanding of floating-point induced adverse effects on highly resolved simulations with high-order methods. The second aim is to enhance the numerical robustness against the grid-aligned shock instability ("carbuncle phenomenon").
Translated abstract:
Die numerische Strömungsmechanik hat einen bedeutenden Anteil am heutigen Verständnis von komplexen Strömungen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Weiterentwicklung des klassischen Finite-Volumen-Verfahrens in zweierlei Hinsicht. Erstens wird ein Verständnis für Gleitkommazahl bedingte Störungen in hochaufgelösten Simulationen mit Verfahren hoher Ordnung entwickelt. Zweitens wird die numerische Robustheit im Zusammenhang mit der gitterabhängigen Stoßinstabilität verbessert.