Entwicklung und Anwendung einer Finite-Volumen-Mehrgittermethode zur Stroemungssimulation auf Parallelrechnern

In dieser Arbeit werden verschiedene Parallelisierungsstrategien fuer numerische Stroemungsberechnungsverfahren untersucht. In einem Finite-Volumen-Berechnungsverfahren, das zur Kopplung von Geschwindigkeit und Druck die SIMPLE-Strategie und zur Konvergenzbeschleunigung ein nichtlineares Mehrgitterverfahren einsetzt, wurden sowohl ein Gitterzerlegungs- als auch ein Zeitparallelisierungsverfahren als Parallelisierungsstrategie implementiert. Anhand zahlreicher Testfaelle wurden die numerische und parallele Effizienz fuer beide Ansaetze auf verschiedenen Rechnerarchitekturen untersucht. Fuer die parallele Effizienz konnte eine Modellgleichung entwickelt und durch Vergleich mit den Laufzeitmessungen bestaetigt werden. Als Anwendungsbeispiel wurde die Umstroemung des Wigley-Rumpfes auf Gittern mit bis zu 3,4x10"6 Kontrollvolumen berechnet und eine Verzweigungsanalyse der Stroemung in einer dreidimensionalen ploetzlichen Kanalerweiterung durchgefuehrt. Dazu mussten Stroemungsberechnungen auf Gittern mit ueber einer Million Kontrollvolumen fuer mehr als 150 verschiedene Reynoldszahlen durchgefuehrt werden, wodurch die Lage des Verzweigungspunktes als Funktion der Kanalbreite bestimmt werden konnte. (orig.)In this work different parallelizing strategies for computational fluid dynamics are examined. A grid partitioning method and a time parallelizing approach were implemented using a message passing strategy in a finite-volume method, which employs the SIMPLE-algorithm for the pressure-velocity coupling and uses a nonlinear multigrid method for convergence acceleration. The numerical and the parallel efficiencies for both methods were measured on various parallel architectures for several test cases. For the prediction of the parallel efficiency an equation was developed and validated through comparison with run time measurements. The fluid flow around the Wigley hull was calculated with grids consisting of up to 3.4x10"6 control volumes. As a second application, the stability analysis of the flow through a three-dimensional symmetrical sudden channel expansion was carried out. More than 150 calculations were performed on grids with over 1 million CV for Reynolds numbers in the range between 70 to 120 to compute the bifurcation point for different channel widths. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: RA 489(575) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman