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Strömungs­simulation in Göttingen

Von 9. Au­gust bis zum 17. Sep­tem­ber 2021 ab­sol­vier­te Mar­kus Büttner, Stu­dent des Eli­te­stu­di­en­gangs „Sci­enti­fic Compu­ting“ ein Prak­ti­kum beim Deutschen Zent­rum für Luft- und Raum­fahrt (DLR) in Göt­tin­gen. Dort lern­te er, wie Strömungssimu­lati­onen für den hauseige­nen Flu­id-Solver des DLR auf­ge­setzt und durchge­führt wer­den. Seine Auf­gabe be­stand in der Im­ple­men­tie­rung von Aus­dün­nungsal­go­rith­men für die aus dem Fini­te-Volu­men-Netz ge­wonne­nen Punkt­wolken.

Das DLR in Göttingen

Die erste öf­fent­liche Luft­fahrtfor­schungs­stelle der Welt wur­de 1907 in Göt­tin­gen von Ludwig Prandtl unter dem Na­men „Modell­ver­suchsan­stalt für Ae­ro­dy­na­mik“ ge­gründet. Dort er­forschten Wis­sen­schaftler viele Grundla­gen der mo­der­nen Luft­fahrt. Im Jahr 1969 wur­de das heu­tige Deutsche Zent­rum für Luft- und Raumfahrt durch den Zu­sammen­schluss meh­rerer For­schungs­ein­rich­tun­gen ge­gründet. Zu den For­schungs­ge­bie­ten in Göt­tin­gen ge­hö­ren An­triebsver­fah­ren, Ae­ro­elas­tik und Ae­ro­dy­na­mik.

Strömungssimulationen und Punktwolken

Die Glei­chungen von Na­vier und Stokes eig­nen ich be­son­ders gut zur ma­the­mati­schen Be­schrei­bung von Strömungen. Der Flu­id-Solver des DLR löst die Na­vier-Stokes Glei­chungen unter Be­nut­zung der Fini­ten Vo­lu­men Me­tho­de und hochent­wi­ckel­ter linea­rer Lö­sungsver­fah­ren. Hier­für sind in der Re­gel fein auf­ge­löste Vo­lu­men-Git­ter nö­tig, wel­che die Re­chenzeit be­trächtlich be­ein­flus­sen. Die Güte der Auf­lö­sung hängt dabei vom Prob­lem selbst ab.

An die­sem Punkt setz­te die Prak­ti­kum­stä­tigkeit von Herrn Büttner aus dem Eli­te­stu­di­en­gang „Scientific Computing“ an. Ziel des Pro­jekts war die Im­ple­men­tie­rung von Al­go­rith­men zur prob­lem­ori­en­tier­ten Aus­dün­nung der Punktwolke des Vo­lu­men-Git­ters. Als theo­reti­sche Grundlage dien­ten die bei­den An­sätze des „Nearest Neighbour Thinning“ und des „Farthest Point Thi­ning“.

Text: Ma­ximi­lian Bau­er, Ko­ordi­nator des Eli­te­stu­di­en­gangs „Sci­enti­fic Compu­ting“