Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Größte europäische Supercomputersimulation zur Feinstruktur der Turbulenz

07.11.2006
Ilmenauer, Marburger und italienische Turbulenzforscher haben im Rahmen eines europaweiten Wettbewerbes 800.000 Stunden Supercomputerrechenzeit erhalten, um tief in die strukturellen Details einer turbulenten Strömung hineinzuschauen.

Die Simulationen werden Aufschlüsse über die Dynamik und die Organisation eines der komplexesten Naturphänomene liefern und werden am Neumann Institut für Computing im Forschungszentrum Jülich durchgeführt.

Beim Begriff der Turbulenz fallen uns stark verwirbelte Strömungsmuster ein, wie sie schon Leonardo da Vinci skizziert hat und wie wir sie heute jeden Abend bei der Wettervorhersage sehen können. Es ist eine grundlegende Frage der Turbulenzforschung, wie dieser Tanz der Wirbel umeinander und ihr ständiges Werden und Vergehen erfasst und vorhergesagt werden kann. Die miteinander wechselwirkenden Strömungswirbel können im gewissen Sinne als die "Atome" der Turbulenz angesehen werden. Anders als die Bausteine der Materie können sie allerdings von sehr unterschiedlicher Größe sein: nach oben sind sie nur durch die Abmessungen der Strömung limitiert, nach unten durch die Skalen, auf denen die viskose Reibung dominiert.

Die hierarchisch organisierte Verteilung über all diese Längen ist ein charakteristisches Merkmal für ein hochgradig komplexes System. Ein Verständnis der Organisationsstrukturen und -mechanismen hilft dann bei der Erklärung von Wolkenbildung und Regenentstehung oder bei der Verbrennung in Motoren.

Die Gleichungen, die turbulente Strömungen beschreiben, sind seit über 150 Jahren bekannt. Die Rückkopplungen der Strömung auf sich selbst machen die Gleichungen allerdings nichtlinear, so dass kaum analytische Lösungen bekannt oder möglich sind.

... mehr zu:
»Supercomputer

Um Einsichten in das Verhalten der Strömungen zu gewinnen, ist man daher auf numerische Simulationen angewiesen. Mit der jüngsten Generation von Supercomputern, bei denen sich Tausende von Prozessoren die Rechenarbeit teilen, gelingt es nun, die vielen Milliarden Gleichungen, die für die Beschreibung einer turbulenten Strömung erforderlich sind, numerisch zu lösen.

Professor Jörg Schumacher (Fakultät für Maschinenbau der TU Ilmenau) und Professor Bruno Eckhardt (Fachbereich Physik der Universität Marburg) ist nun zusammen mit Professor Katepalli R. Sreenivasan vom International Centre for Theoretical Physics in Triest (Italien) ein Supercomputing-Projekt bewilligt worden, bei dem die bisher größte derartige Simulation zur Feinstruktur der Turbulenz im Rahmen der Europäischen DEISA-Initiative (Distributed European Infrastructure for Supercomputer Applications) durchgeführt werden wird.

Anders als bei vielen anderen Simulationen, bei denen versucht wird, den Grad der Turbulenz sehr hoch zu treiben, sollen hier die Wirbel in bisher unerreichtem Detail, vom größten bis zum kleinsten "Turbulenzatom", aufgelöst werden. Die engmaschige Vernetzung der Wirbel untereinander wird dann Aussagen über das turbulente Verhalten auf vielen Skalen ermöglichen.

Das "numerische Experiment" findet auf einem massiv parallelen Supercomputer am Neumann Institut für Computing am Forschungszentrums Jülich statt. Das dort 2004 eingeweihte JUMP-Cluster mit 1312 Prozessoren ist einer der leistungsfähigsten Rechner in Europa. Die Betreuung des Experiments erfolgt von Ilmenau aus über Hochleistungsdatenleitungen.

Weitere Informationen:
Technische Universität Ilmenau
Professor Jörg Schumacher, Fakultät für Maschinenbau,
Fachgebiet Theoretische Strömungsmechanik,
Tel. 03677-69-2428, 03677-69-1281
E-Mail: joerg.schumacher@tu-ilmenau.de

Wilfried Nax M.A. | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-ilmenau.de

Weitere Berichte zu: Supercomputer

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Einmal durchleuchtet – dreifacher Informationsgewinn
11.12.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Stabile Quantenbits
08.12.2017 | Universität Konstanz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Im Focus: Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten

Mit neuartigen Experimenten enträtseln Forscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg, warum winzige Metallstrukturen extrem fest sind

Ultraleichte und zugleich extrem feste Werkstoffe – poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen unter anderem für künftige...

Im Focus: Geburtshelfer und Wegweiser für Photonen

Gezielt Photonen erzeugen und ihren Weg kontrollieren: Das sollte mit einem neuen Design gelingen, das Würzburger Physiker für optische Antennen erarbeitet haben.

Atome und Moleküle können dazu gebracht werden, Lichtteilchen (Photonen) auszusenden. Dieser Vorgang verläuft aber ohne äußeren Eingriff ineffizient und...

Im Focus: Towards data storage at the single molecule level

The miniaturization of the current technology of storage media is hindered by fundamental limits of quantum mechanics. A new approach consists in using so-called spin-crossover molecules as the smallest possible storage unit. Similar to normal hard drives, these special molecules can save information via their magnetic state. A research team from Kiel University has now managed to successfully place a new class of spin-crossover molecules onto a surface and to improve the molecule’s storage capacity. The storage density of conventional hard drives could therefore theoretically be increased by more than one hundred fold. The study has been published in the scientific journal Nano Letters.

Over the past few years, the building blocks of storage media have gotten ever smaller. But further miniaturization of the current technology is hindered by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einmal durchleuchtet – dreifacher Informationsgewinn

11.12.2017 | Physik Astronomie

Kaskadennutzung auch bei Holz positiv

11.12.2017 | Agrar- Forstwissenschaften

Meilenstein in der Kreissägetechnologie

11.12.2017 | Energie und Elektrotechnik