Das Modellierungsseminar ist ein zentraler Bestandteil des Elitestudiengangs Scientific Computing. Die Studierenden werden hierbei mit komplexen, naturwissenschaftlichen Problemstellungen der realen Welt konfrontiert. Im Seminar selbst soll die gesamte Lösungskette startend von der mathematischen Modellierung bis zur numerische Lösung angesprochen werden.
Schon im Mai 2020 startete das 2. Modellierungsseminar mit erfreulichen Nachrichten für die Studierenden. Trotz der Corona-Pandemie und der daraus resultierenden Problematik in Industrie und Wirtschaft konnten zwei Partner aus diesen Bereichen gewonnen werden. Nun hieß es für die Studierenden sich bis zur Modellierungswoche in die Themen einzuarbeiten und die ersten Implementierungen zu tätigen. Bevor die Themen und Ergebnisse in den Abschlussvorträgen am 29. Oktober 2020 präsentiert wurden, sollten die Studentinnen und Studenten in der zuvor stattfindenden Modellierungswoche nochmals vertieft an ihren Themen arbeiten und die finalen Simulationen fertigstellen. Themen in diesem Seminar waren verschiedene Berechnungsmethoden bei der Federsimulation oder die Bewegung eines Schiffs im freien Wasser.
Die Studierenden sollten in dem Seminar des Elitestudiengangs „Scientific Computing“untersuchen, wie die aus der Strukturmechanik bekannten Balkenelemente zur Berechnung von Verformungen und Spannungen in Federn verwendet werden können. Dabei wurde ein Vergleich dieser Lösung zu einer klassischen Finite-Elemente Methode bezüglich Genauigkeit und Rechenzeit angestrebt. Der Schwerpunkt in diesem Seminar lag auf der Berechnung von Spannungen und wie diese im Vergleich zu einem Netz bestehend aus Hexaedern sind.
Das Ziel dieses Themas war es, die Bewegung eines Schiffs zu simulieren, das bei ansonsten relativ ruhigen Bedingungen frontal von leichten Wellen getroffen wird. Die Dynamik des umgebenden Wassers, modelliert durch die Reynolds-gemittelte Navier-Stokes-Gleichung, und seine Interaktion mit dem Boot wurde durch eine vom Industriepartner bereitgestellte Software behandelt. Die anschließende Aufgabe der Studierenden war es, die Bewegung des Schiffs unter der Annahme eines starren Körpers zu modellieren. Das resultierende System gewöhnlicher Differentialgleichungen musste danach mit der Newmark-Methode unter Verwendung verschiedener Parameter gelöst werden.
Text: Maximilian Bauer, Koordinator Elitestudiengang „Scientific Computing"