Numerische Simulation technischer Partikelsysteme auf Hochleistungsrechnern

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Technische Partikelsysteme, d.h. Schüttgüter werden häufig durch Kontinuumsmodelle modelliert und es gibt eine weit ausgearbeitete Theorie dieser Modelle. Während Kontinuumsmodelle für eine ganze Reihe von Fragestellungen zuverlässige Resultate liefern, existieren auch Situationen, bei denen die Ergebnisse auf Grundlage von Kontinuumsmodellen signifikant vom experimentellen Befund abweichen oder gänzlich versagen. Andererseits sind insbesondere von Physikern in jüngster Zeit Teilchenmodelle entwickelt worden, die es gestatten, ein granulares Material teilchenmechanisch zu modellieren, d.h. für alle am System beteiligten Partikel die Newtonschen Bewegungsgleichungen simultan zu lösen. Die praktische Anwendbarkeit dieser Modelle ist gegenwärtig aufgrund der hohen numerischen Komplexität auf relativ kleine Systeme beschränkt, insbesondere dann, wenn realitätsnahe nichtsphärische Teilchen simuliert werden sollen. Deshalb sind bislang vorwiegend zweidimensionale Modellsysteme untersucht worden, was zur Simulation technisch relevanter Systeme unzureichend ist. Ziel des beantragten Forschungsprojektes ist es, ein praktisch einsetzbares Simulationswerkzeug zu schaffen, das es erlaubt, dreidimensionale technische Partikelsysteme teilchenmechanisch zu simulieren. Dazu müssen die bekannten Simulationstechniken grundlegend erweitert werden. Das zu erstellende Simulationsprogramm soll auf einem Parallelrechner implementiert werden, da nur dann technisch relevante Systemgrößen in vertretbarer Rechenzeit simulierbar sind.