Realisierung von robusten Diskretisierungen, schnellen Lösern und effizienten Datenstrukturen für Probleme mit Fluid-Struktur-Wechselwirkung

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Das Ziel ist die Herleitung und Realisierung von effizienten numerischen Methoden für industrie-relevante Probleme mit Fluid-Struktur-Kopplung. Da in vielen Anwendungen hochgradig instationäre Wechselwirkungen auf verschiedenen Skalen in Ort und Zeit erfaßt werden müssen, ist der Bedarf an Speicherplatz und vor allem Rechenzeit selbst auf Hochleistungsrechnern eines der Hauptprobleme. Daher müssen moderne numerische Methoden verwendet werden, die auf genauen und robusten Diskretisierungen und sehr effizienten Lösern für die (nichtlinearen) hochdimensionalen Gleichungssysteme beruhen. Gleichzeitig müssen Datenstrukturen und Implementierungstechniken verwendet werden, die schon auf (Einzel)Prozessoren einen signifikanten Anteil der verfügbaren Rechenleistung von nahezu 1 GFLOP/s erzielen. Da unsere Hauptanwendungen inkompressible Strömungen sind, die zwar weitgehend laminares, aber dabei nichtlineares Fließverhalten aufweisen können, müssen spezielle FEM-Ansätze in Ort und Zeit verwendet werden, die rigorose Fehlerschätzung und adaptive Strategien zur Genauigkeitserhöhung erlauben. Zusammen mit optimierten Mehrgittertechniken sollen damit strömungs- und strukturmechanische Lösungskomponenten realisiert werden, die mit speziellen Methoden zur Gittersteuerung und Integration von Randwerten und unter Verwendung geeigneter Kopplungsmechanismen auf gekoppelte Probleme zeitabhängigen Gebieten erweitert werden können.