ISBN 9783843941938

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

Zusammenfassung / Abstract

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.