Effiziente numerische Simulation der Fließvorgänge granularer Medien auf der Basis von kontinuumsmechanischen Stoffmodellen im Vergleich mit Diskrete-Elemente-Simulationen

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Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen die bestehenden Programmpakete zur numerischen Simulation von Fluidströmungen (FEATFLOW) und von Lagerungs- und Entleerungsvorgängen in Silozellen (Silo) in Hinblick auf die Stoffmodelle für granulare Medien einerseits und die numerischen Algorithmen andererseits erweitert werden. Den verwendeten Stoffmodellen für Schüttgüter kommt hierbei eine besondere Bedeutung zu, da sowohl Festkörperverhalten (bei der Lagerung) als auch Fließverhalten (bei der Entleerung) kontinuierlich abgedeckt werden müssen. In dem Programm Silo sollen auf der Grundlage der mit FEATFLOW gemachten Erfahrungen effizientere numerische Algorithmen implementiert werden, damit dynamische Vorgänge genauer untersucht werden können. Da in vielen Anwendungen instationäre Wechselwirkungen auf verschiedenen Skalen in Ort und Zeit auftreten können, ist der Bedarf an Speicherplatz und vor allem an Rechenzeit selbst auf Hochleistungsrechnern ein Hauptproblem. Daher müssen moderne numerische Methoden verwendet werden, die auf genauen robusten Diskretisierungen und sehr effizienten Lösern für die (nichtlinearen) hochdimensionalen Gleichungssystemen beruhen.Gerade durch den Austausch der Erfahrungen auf dem numerischen und mechanischen bzw. silo-spezifischen Gebiet und der möglichen Durchführung von vergleichenden Berechnungen wird ein wesentlicher Garant für den Erfolg des Forschungsvorhabens gesehen.