Verbesserte Simulations-Tools
Computersimulationen sind ein unschätzbar wertvoller Bestandteil für viele technische Themen, darunter technische Konstruktion und wissenschaftliche Forschung. Die Vorteile umfassen die Möglichkeit, physikalische Phänomene zu erforschen, ohne teure und komplizierte Laborversuche durchführen zu müssen. In manchen Fällen ist die Simulation die einzige praktisch durchführbare Methode. Das EU-finanzierte Projekt NUMSIM (Numerical simulation in technical sciences) hatte zum Ziel, Forscher dieses Fachs aus Europa und Lateinamerika zusammenzubringen. Die Partnerschaft, an der fünf europäische Mitglieder beteiligt waren, behandelte drei Unterthemen. Das erste war die Simulation des Korrosionsschutzes durch Weiterentwicklung bereits existierendes Modelle der Randelementmethode (REM) für kathodischen Schutz. Das zweite Thema, Computergrafik und adaptive Kopplung, beinhaltete die Entwicklung von Techniken, um zu ermitteln, unter welchen Bedingungen ein Modellierungsverfahren geeigneter als ein anderes ist. Abschließend wurden mithilfe von Hochleistungsberechnungen Tools für parallele Rechenoperationen entwickelt, die für bedeutende technische Herausforderungen angewendet werden können. Das vierjährige Projekt wurde im Oktober 2014 abgeschlossen. Alle vorgeschlagenen Projektziele wurden erreicht. Die Projektforscher entwickelten gitterlose Verfahren zur Optimierung kathodischer Schutzsysteme. Die Arbeit umfasste weiterentwickelte REM-Modelle zur Lösung von Problemen mit mehreren Materialien sowie isogeometrische Randelementformulierungen zur Anwendung in zukünftigen Modellen. Die Forscher entwickelten zudem Software zur Validierung der Modellierungsergebnisse. Die Ergebnisse des zweiten Unterthemas beinhalteten die Entwicklung und Anwendung von Modellen, Algorithmen und anderen Elementen von Computergrafiken, welche interaktive technische Software unterstützen. Ein Großteil der Arbeit war der Entwicklung von Vor- und Nachbearbeitungssystemen gewidmet, darunter adaptive Simulationsverfahren. Die Ergebnisse sind für die Ausbreitung von Rissen in Feststoffen, Tunnelbohrungen und die Ermittlung von Nichtlinearitäten anwendbar. Die Arbeit in Bezug auf die Hochleistungsberechnung umfasste die Entwicklung eines speziellen Rahmens zur Problemlösung bei der Fluid-Struktur-Wechselwirkung. Ein weiteres Ergebnis bestand in der Entwicklung paralleler Randelementsoftware. Die NUMSIM-Forscher erstellten hochentwickelte Simulations-Tools, die den aktuellen Stand der Technik übertreffen. Auch die erforderliche Software wurde entwickelt, und ESR-Projektmitglieder wurden für fortgeschrittene Modellierungsverfahren geschult.
