Zweiphasenströmung in komplex berandeten Gebieten

• Applicant: Professor Dr. Peter Bastian
• Subject Area: Mathematics
• Term: from 2009 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 130725547

• Final Report Year: 2014

Final Report Abstract

Das Projektziel der Entwicklung eines Verfahrens zur effizienten und robusten Simulation von Zweiphasenströmung in komplex berandeten Gebieten wurde erreicht und seine Leistungsfähigkeit wurde in zahlreichen numerischen Simulationen mit Hilfe einer eigens hierfür entwickelten Software nachgewiesen. Das entwickelte Verfahren ist mit Hinsicht auf seine Flexibilität und Funktionalität (vermutlich) weltweit einmalig. Aufgrund seiner hohen algorithmischen Komplexität und dem entsprechend hohen Schwierigkeitsgrad welcher einer zugehörigen Softwarea Implementierung inhärent ist, arbeiten nur wenige Forschergruppen an vergleichbaren Methoden, trotz des prinzipiell vielversprechenden Ansatzes und erster positiver Ergebnisse. Obgleich die geplanten Entwicklungsstufen des Verfahrens fast vollständig erreicht wurden, stellte sich heraus, dass die langen Laufzeiten der resultierenden Simulations-Software eine Anwendung auf praktische relevante drei-dimensionale Poren-Geometrien derzeit noch nicht erlauben. Insofern muss die Parallelisierung des Verfahrens unter Berücksichtigung der speziellen Anforderungen, welche durch die Hardware moderner Hochleistungsrechner gegeben sind, in zukünftigen Forschungsprojekten mit hoher Priorität voran getrieben werden.

Publications

• Generic implementation of finite element methods in the distributed and unified numerics environment (DUNE). Kybernetika, 46(2):294–315, 2010
  Bastian, Peter, Felix Heimann, Sven Marnach
  
• Intricacies and Impact of Interface Regularization in Micro-Scale Simulations of Multi-Phase Flow. Workshop on Interfaces and Interfacial Displacement in Unsaturated Porous Media 2010, organised by DFG-Research Group Multi-Scale Interfaces in Unsaturated Soil (MUSIS)
  Heimann F, Engwer C, Ippisch O, Bastian P
  
• An Unfitted Discontinuous Galerkin Method for Two-Phase Flow. Mini-Symposium Conservative discretizations of the incompressible Navier-Stokes equations at the 16th International Conference on Finite Elements in Flow Problems (FEF), 2011
  Heimann F, Engwer C, Ippisch O, Bastian P
  
• DUNE-UDG: A cut-cell framework for unfitted discontious Galerkin methods. Advances in DUNE - Proceedings of the DUNE User Meeting, Springer Verlag, 2011
  Engwer C, Heimann F
  
• An unfitted interior penalty discontinuous Galerkin method for incompressible Navier-Stokes two-phase flow. Int. J. Numer. Meth. Fluids 2012; 71(3):269–293
  Heimann F, Engwer C, Ippisch O, Bastian P
  (See online at https://doi.org/10.1002/fld.3653)
• The unfitted discontinuous Galerkin method in flow problems. 6th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS), Vienna, 2012
  Heimann F, Engwer C, Ippisch O, Bastian P
  
• An Unfitted Higher-Order Discontinuous Galerkin Method for Incompressible Two-Phase Flow with Moving Contact Lines, Fakultät für Mathematik und Informatik, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, 2013
  Felix Heimann