Grenzflächen in einer physikbasierten Fluidsimulation unter Nutzung von CUDA

Durch den Trend zur Verlagerung von parallelisierbaren Rechenoperationen von einer CPU auf eine GPU ergeben sich neue Möglichkeiten in der Berechnung rechenintensiver Simulationen auf preiswerten Systemen. Der massive Einsatz von numerischen fluiddynamischen Simulationen (CFDs) in der Berechnung der Aerodynamik von bodengebundenen Personenkraftfahrzeugen und Flugzeugen mit dem Ziel der Effizienzsteigerung illustrieren die enorme Bedeutung einer leichten Zugänglichkeit von Simulationsprogrammen. Während mit steigender Auflösung und kleineren Zeitschritten die Ergebnisse einer Simulation insbesondere bei feiner Geometrie sich der Realität annähern, sinkt damit automatisch die Rechengeschwindigkeit - ein klassisches Trade-Off zwischen Rechengenauigkeit und Rechengeschwindigkeit liegt vor. Die enorme Geschwindigkeit in der Entwicklung schneller Hardware und der schnellen Implementierbarkeit bei einer vitalen Community prädestinieren CUDA-fähige Grafikkarten für den Einsatz bei rechenintensiven Aufgabenstellungen. Gegenstand der vorliegenden Bachelorarbeit ist die Realisierung einer Phasengrenzfläche von nicht-mischbaren Fluiden in einer Semi-Lagrang'schen Fluidsimulation. Die Genauigkeit des Geschwindigkeitsfeldes ist von erster Ordnung. Für die Repräsentanz der Grenzfläche findet das Volume-of-Fluid-Verfahren Anwendung.