Ein adaptives, paralleles Lattice-Boltzmann Verfahren zur Simulation komplexen Wirbelschleppentransports hinter bewegten Geometrien

Abstract

Die Lattice-Boltzmann Methode (LBM) hat sich in den letzten Jahren als ernstzunehmender Verfahrensansatz zur numerischen Simulation schwach kompressibler und inkompressibler Strömungen etabliert. Insbesondere für Simulationen turbulenter Wirbelstrukturen, Strömungsakustik sowie Fluid-Struktur-Kopplung mit großer Bewegung, die die Berechnung einer Vielzahl von Zeitschritten erfordern, bietet die Methodik außerordentliche Vorteile. Zur effektiven Simulation von Strömungen um realistische Geometrien muss das ursprünglich äquidistant und kartesisch konstruierte Verfahren jedoch auf nicht uniforme Gitter erweitert werden, wozu wir auf die von uns zuvor entwickelte blockbasierte, dynamisch adaptive Software AMROC für Finite-Volumen-Verfahren mit Level Sets zurückgreifen. Die Präsentation wird den LBM Ansatz, erforderliche Turbulenzmodellierung sowie ausgewählte Implementierungsaspekte skizzieren. Neben typischen Benchmarks werden Außenaerodynamikströmungsprobleme um Fahrzeuge und insbesondere die Wechselwirkung der turbulenten Wirbelstrukturen hinter Windkraftanlagen, modelliert mit rotierender realer Geometrie, diskutiert werden.