Lattice-Boltzmann methods for fluid-structure interaction

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Das wesentliche Ziel des nachfolgend beschriebenen Teilprojektes liegt in der Untersuchung der Frage, inwieweit die Verwendung von Lattice-Boltzmann-Ansätzen (LB) zur Simulation des Strömungsproblems bei gekoppelten Fluid-Struktur-Problemen, methodenspezifisch bedingte Vorteile nutzbar zu machen erlaubt, welche dann in einer hohen Effizienz und Genauigkeit für die gekoppelte Simulation resultieren würden. Dazu sollen zuerst neueste LB-Techniken implementiert, optimiert und an das Strukturproblem angekoppelt werden. Diese Anbindung der LB-Algorithmen erfolgt zwangsläufig im Rahmen einer schwachen Kopplung (partitionierter Ansatz) mit unterschiedlichen Strukturlösern (h- bzw. p-Version FEM), da die hier einzusetzenden LB-Ansätze expliziter Natur sind. Der Eignungsgrad soll durch Gegenüberstellung mit experimentellen Ergebnissen sowie Genauigkeits- und Effizienzvergleichen mit numerischen Resultaten aus klassischen CFD-Verfahren der Projektpartner herausgearbeitet werden. Unter klassischen CFD-Verfahren seien hierbei numerische Ansätze verstanden, die auf einer direkten Diskretisierung der (inkompressiblen) Navier-Stokes-Gleichungen basieren. Die abschließende Bewertung dieser Eignungsuntersuchung soll aber nicht nur ausgewählte LB-Ansätze isoliert als Strömungslöser betrachten, sondern diese auch hinsichtlich eventueller Vorteile bezüglich methodenspezifischer Kopplungsalgorithmen (insbesondere zur p-Version der FEM als Strukturlöser) evaluieren.