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Gekoppelte Simulationen in Wissenschaft und Technik

Die Differentialgleichungen, die in der mathematischen Physik, den Ingenieur- und Naturwissenschaften die Grundlage für die numerische Simulation bilden, beschreiben typischerweise nur ein Phänomen, zum Beispiel die Strömung eines Gases um einen aerodynamischen Körper (Euler oder Navier-Stokes Gleichungen). In der Praxis ergibt sich zunehmend die Notwendigkeit, andere, interagierende oder überlagernde Prozesse mit zu berücksichtigen. Aus der Strömung wirken Kräfte auf den Strömungskörper, der sich damit bewegt oder verformt, was umgekehrt wieder die Strömung beeinflusst. Erforderlich ist in diesem Beispiel eine Kopplung von Strömungs- und Strukturberechnung. Die Notwendigkeit zu gekoppelten Simulationen ist nicht auf den Bereich der Strömungs-Struktur-Wechselwirkung beschränkt.

Gesamtziel von COSIWIT ist die Entwicklung einer Softwareumgebung für gekoppelte Simulationen (genannt GCE - General Coupling Environment) und deren Einsatz bei verschiedenartigen Anwendungen. In COSIWIT werden Anwendungen aus den folgenden Bereichen bearbeitet:

• Strukturverhalten bei Druckstoßbelastungen
• Materialbearbeitung mit Laser
• Ultraschallprüfung
• Thermographie
• Aeroelastisches Strukturverhalten

Durch die Breite der Anwendungen wird schon innerhalb des Projektes die Allgemeinheit und Vielseitigkeit des GCE nachgewiesen.
Der in COSIWIT gewählte Zugang zur Simulation gekoppelter Anwendungen entspricht den Bedürfnissen der Industrie. Bei Einsatz des GCE werden die im Einsatz befindlichen Codes aus den einzelnen Disziplinen weiterverwendet. Das GCE besteht aus folgenden Modulen:

• der eigentlichen Kopplungsbibliothek MpCCI
• Kopplungsalgorithmen
• Datenserver
• Visualisierung