Monolithische ALE-FEM Techniken für Fluid-Struktur-Wechselwirkungen

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Ziel ist die Zusammenführung und Weiterentwicklung der vorhandenen effizienten Komponenten zur numerischen Simulation von instationären, inkompressiblen Strömungen und Strukturdeformationen für Probleme mit Fluid-Struktur-Wechselwirkung. Dabei sollen implizite Verfahrenskomponenten auf der Basis von FEM-Diskretisierungen in Ort und Zeit und Mehrgittertechniken verwendet werden, die einen fließenden Übergang zwischen schwacher und starker Kopplung der strömungs- und strukturmechanischen Teilprobleme und damit eine adaptive Kontrolle erlauben. Im Mittelpunkt steht daher die systematische Untersuchung von verschiedenen Kopplungsmechanismen im Rahmen von Druck-Schur Komplement Methoden mit Mehrgitterbeschleunigung. Desweiteren konzentrieren wir uns auf die Erzeugung von 'gemeinsamen' (zeitabhängigen) Rechengittern mit dazugehörigen effizienten Lösern und stabilen Diskretisierungstechniken, deren Approximationsgenauigkeit durch lokale Makroadaptivität und Gitterpunktverschiebung erhöht wird. Durch die Verwendung von verallgemeinerten lokalen Tensorproduktgittern und entsprechenden Datenstrukturen und Implementierungstechniken soll damit sowohl hohe numerische Genauigkeit und Effizienz wie auch hohe Rechenleistung pro Prozessor erzielt werden; gleichzeitig wird auch eine 'natürliche' Portierung des Codes auf Vektor- bzw. Parallelrechner ermöglicht.