Datenbestand vom 29. November 2024
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aktualisiert am 29. November 2024
978-3-8439-4193-8, Reihe Raumfahrt
Asim Mirza Entwicklung eines partikelbasierten Kontinuumsverfahrens zur bidirektionalen Kopplung mit der Direct Simulation Monte Carlo Methode
174 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2019), Softcover, A5
Am Institut für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart werden numerische Verfahren zur Simulation von Gas- und Plasmaströmungen entwickelt. In diesem Zusammenhang ist in einer Kooperation mit dem Institut für Aerodynamik und Gasdynamik die Software PICLas entstanden. Ein grundlegender Bestandteil von PICLas ist die Direct Simulation Monte Carlo Methode (DSMC), mit der verdünnte Gasströmungen berechnet werden können. Hierbei werden die Atome und Moleküle des Gases durch Simulationspartikel, die miteinander über direkte Kollisionen interagieren, repräsentiert. Auf diese Weise lassen sich thermodynamische Nichtgleichgewichtsphänomene abbilden. Dieses Verfahren ist allerdings bei der Simulation von Kontinuumsströmungen aufgrund des großen Rechenaufwandes nicht anwendbar. Daher wird in dieser Arbeit das partikelbasierte Low Diffusion Verfahren (LD) zur Simulation von Kontinuumsströmungen weiterentwickelt und in PICLas implementiert, um den Anwendungsbereich der Software zu erweitern. Zu den Weiterentwicklungen der LD-Methode zählen der Ausbau des Verfahrens für die Anwendung auf dreidimensionale Strömungsprobleme, die Implementierung dissipativer Transportphänomene und die Entwicklung eines Chemiemodells für die Simulation reaktiver Gase.