Hochauflösende thermo-elastische Simulation auf massiv-parallelen Rechnerarchitekturen
Titel (Englisch)
High resolution thermoelastic simulation on massive parallel computer architectures
Kurzbeschreibung (Deutsch)
Ziel des Projektes ist die Bereitstellung hochauflösender thermo-elastischer Simulationsrechnungen in Werkzeugmaschinen. Durch die Umsetzung moderner Konzepte der numerischen Mathematik und des Hochleistungsrechnens wird eine Detailtiefe in der Simulation des Gesamtsystems aus Prozess, Maschine und Umgebung erreicht, wie sie kommerzielle FE-Programme aufgrund ihrer eingeschränkten Parallelisierung nur für einzelne Baugruppen erreichen. Die von den Rechnern der höchsten Leistungsklasse zur Verfügung gestellte Rechenleistung lässt sich nur durch parallele Simulationssoftware ausnutzen. Das am Institut für Wissenschaftliches Rechnen entwickelte adaptive FE-Programm AMDiS erlaubt Berechnungen auf massiv-parallelen Architekturen mit minimalem Entwicklungsaufwand für beliebige Systeme von partiellen Differentialgleichungen. Zur weiteren Entwicklung stellen wir aktuelle numerische Konzepte für thermo-elastische Simulationen von Baugruppen und des Gesamtsystems in AMDiS zur Verfügung, insbesondere sensitivitätsbasierte Adaptivität im Raum, Multi-Mesh-Methoden zur angepassten Behandlung verschiedener Prozesse und Multirate-Ansätze in der Zeit. Komplexe Geometrien werden durch den “diffusive-interface” Zugang eingebunden. Die Umsetzung dieser Strategien auf modernen parallelen Rechnerarchitekturen bietet im Rahmen des SFB/Transregio die grundsätzliche Möglichkeit, FE-Simulationen in höherer Auflösung, längeren Integrationsintervallen und/oder kürzeren Rechenzeiten durchzuführen. Dies wird konkret genutzt zur Unterstützung von Baugruppenuntersuchungen durch effiziente Parameteridentifikationen, zur Validierung reduzierter Modelle und zur Unterstützung von Gestaltungsaspekten in der Material- und Strukturentwicklung. Moderne numerische Konzepte wie die Modellierung komplexer Geometrien mit dem „diffusive-interface“-Ansatz, Adaptivität in der Gitterwahl auf Grundlage von Sensitivitätsanalysen, Multi-Mesh Techniken, effiziente Zeitintegration von PDAEs durch Einsatz von Rosenbrock- und W-Methoden, Multirate-Techniken für gekoppelte Systeme werden im FE-Paket AMDiS zur Realisierung der Arbeitspunkte Validierung reduzierter Modelle, Simulation von phase-change Materialien und Baugruppenuntersuchungen durch effiziente Parameteridentifikationen zugeschnitten und weiterentwickelt.
Kurzbeschreibung (Englisch)
The aim of the SFB/TR 96 is to establish a tool development process considering different correction and compensation methods and to evaluate their cost efficiency. This evaluation uses reduced models (A06) for each component and complete models, where components are coupled together. The coupled model will be used to validate the reduced models, which was successfully done in the first phase. In the second phase, we have to combine different tool components, leading to the following tasks: -Thermo-mechanical simulations of moving components; - Development of efficient and stable coupling strategies, which are efficient on HPC-systems within our FEM software AMDiS; - Development of parallel time integrators, which are capable to resolve long process cycles; - Parallel simulation of fluid dynamics (A04) in complex geometries.
All tasks combined will enable us, to simulate the virtual demonstrators and validate the corresponding reduced coupled models from A06.
Art der Finanzierung
Drittmittel
Projektleiter
- Herr Prof. Dr. rer. nat. habil. Axel Voigt
- Herr Prof. Dr. rer. nat. habil. Jörg Wensch
Projektmitarbeiter
- Herr Dipl.-Math. Andreas Naumann
Kooperationspartnerschaft
keine
Zugeordneter Sonderforschungsbereich
SFB/Transregio 96: Thermo-Energetische Gestaltung von Werkzeugmaschinen - Eine systemische Lösung des Zielkonflikts von Energieeinsatz, Genauigkeit und Produktivität am Beispiel der spanenden Fertigung; Standorte: Dresden, Aachen, Chemnitz
Relevant für den Umweltschutz
Nein
Relevant für Multimedia
Nein
Relevant für den Technologietransfer
Nein
Schlagwörter
thermoelastic simulation, computer architectures