Discontinous Galerkin Verfahren (DG)
Heute etablierte Strömungslöser in der Anwendung basieren fast ausschließlich auf einer Finite Volumen Diskretisierung von zweiter Ordnung im Raum und den Reynolds-gemittelten Navier-Stokes Gleichungen als physikalischem Modell. Diese Methode hat sich seit vielen Jahren in zahlreichen Fällen bewährt.
Neuere Strömungsmodelle wie die Detached Eddy Simulation (DES) oder gar Large Eddy Simulation (LES) bedürfen zur Erzielung der angestrebten Verbesserungen jedoch einer wesentlich verbesserten Genauigkeit der Strömungslösung und stellen daher viel höhere Anforderungen an den Code, der so nur mit unverhältnismäßig großem Aufwand zu erreichen ist. Darüber hinaus werden mittlerweile routinemäßig Geometrien untersucht, die mit strukturierten Gittern nicht mehr ökonomisch zu vernetzen sind.
Von daher erlauben Strömungslöser der nächsten Generation die Anwendung von Verfahren hoher Ordnung auf hybriden Gittern, um mit verfeinerten phyikalischen Modellen hohe Genauigkeiten bei vertretbarem Aufwand zu erreichen. Von großem Interesse sind dabei Discontinous Galerkin Verfahren, eine Kombination aus Finiten Elementen mit reduzierten Stetigkeitsanforderungen und Finiten Volumen. Sie erlauben beliebige Ordnungen auf frei wählbaren - auch hochgradig irregulären oder gestreckten - Netzen und zeichnen sich darüber hinaus durch eine ausgezeichnete Parallelisierbarkeit und hohe Lokalität aus, was sie für aktuelle und wohl auch die kommenden Rechnerarchitekturen sehr attraktiv macht.
Im Unterschied zu vielen anderen Forschungscodes ist unser Strömungslöser SUNWinT (Stuttgart University Numerical Wind Tunnel) ganz klar auf die Anwendung für ingenieurtechnisch relevante Probleme ausgerichtet. Das bedingt beispielsweise eine effiziente Implementierung, eine Einbeziehung von RANS- und DES-Modellen sowie die Verwendbarkeit beliebiger zwei- und dreidimensionaler Gitter. Mit der letzten Generation konnten so noch vergleichsweise einfache Probleme wie
- Profilströmung NACA0012 laminar und transsonisch
- Tragflügel M6
- Cavity instationär
- Kugelumströmung mit Ablösung