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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Forschung:

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Mehrgittermethoden und adaptive Euler-Lagrange-Verfahren zur Simulation von Strömungs- und Transportvorgängen in Kluftaquifersystemen
Projektleiter:Prof. Dr.-Ing. Reinhard Hinkelmann
Stellvertreter:Prof. Dr.-Ing. Rainer Helmig
Wissenschaftliche Mitarbeiter:Dr.-Ing. Lina Neunhäuserer
Dr.-Ing. Steffen Oliver Ochs
Projektdauer:1.11.1999 - 31.12.2002
Finanzierung:externer Link Deutsche Forschungsgemeinschaft
Projektpartner:Institut für Mathematik 1, Freie Universität Berlin
Poster:Poster (GIF) - Poster 1(PS) - Poster 2(PS)
Publikationen: Link

Zusammenfassung:

Im Zusammenhang mit der Deponierung von Schadstoffen (z.B. Altlasten, Endlagerung) kommt der Simulation von Strömungs- und Transportprozessen in Kluftaquifersystemen eine hohe Bedeutung zu. Im vorliegenden Projekt sollen zur mathematischen Beschreibung kombinierte Modellansätze verwendet werden. Dabei gilt es, die Nachteile der bisher verwendeten Kopplung von Elementen unterschiedlicher Dimension (keine Flusserhaltung am Kluft/Matrix-Übergang) zu vermeiden.
Um die lokale Flusserhaltung am Kluft/Matrix-Übergang zu gewährleisten, sollen Kluft und Matrix zwar mit Elementen gleicher Dimension vernetzt, in den Klüften bzw. Kluftnetzwerken aber degenerierte Elemente zugelassen werden. Alle weiteren Bausteine des Lösungsprozesses werden robust gegenüber verschwindender Kluftweite (reduziertes Problem) sein. Um den unterschiedlichen Prozessen in Kluft und Matrix Rechnung zu tragen, sollen darüber hinaus unterschiedliche Diskretisierungsverfahren in Kluft und Matrix möglich sein.
Zu diesem Zweck müssen Mortar-Diskretisierungen, Euler-Lagrange-Verfahren, Gebietszerlegungsverfahren, adaptive Mehrgittermethoden und Parallelisierungstechniken zu einem schnellen, robusten und zuverlässigen Löser für Strömungs- und Transportprozesse in Kluftaquifersystemen weiterentwickelt werden.

Freie Universität Berlin (Kornhuber):

  1. stationäre Strömung (Darcy - Fluss), zwei Raumdimensionen, konsistentes Gitter in Kluft/Matrix, Finite - Volumen - Methoden (FVM), Einzelkluft, Entwicklung eines robusten Mehrgitterlösers
  2. Erweiterung des Mehrgitterlösers auf Kluftsysteme
  3. inkonsistentes Gitter in Kluft/Matrix, Mortar - FVM - Diskretisierung
  4. Erweiterung des Mehrgitterlösers auf Mortar - FVM - Diskretisierungen
  5. stationäre Strömung und Transport, unterschiedliche Ortsdiskretisierungen in Kluft/Matrix
  6. robuste Mehrgitterlöser für Strömungs- und Transportprozesse

Technische Universität Braunschweig (Hinkelmann, Helmig):

  1. Aufbereitung des Netzgenerators in 2D
  2. Adaptive Diskretisierungsverfahren
  3. Adaptive Euler - Lagrange - Verfahren
  4. Parallelisierung 2.) und 3.) von Hinkelmann/Helmig
  5. Parallelisierung 1.) bis 4.) von Kornhuber
  6. Kopplung von Strömung und Transport mit Mortar - Techniken; Parallelisierung