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20003

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Publication Type: search.filters.UBSTyp.DissertationStart date: 2000End date: 2000

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    Simulation and modeling of mono- and bidisperse suspensions
    (2000) Höfler, Kai; Herrmann, H. J. (Prof. Dr.)
    We present a numerical simulation technique which allows us to study three-dimensional, non-Brownian particle suspensions at low Reynolds numbers. We use this simulation technique to study mono- and bidisperse suspensions. And extend the Kynch theory of sedimentation to a advection-diffusion model, which is able to describe the evolution of the concentrations of polydisperse suspensions. The simulation technique couples the particles and the fluid by means of constraint forces and is verified on various test cases like fluid flow through a bed of fixed spheres and the calculation of the volume fraction dependency of the mean sedimentation velocity. We study the velocity fluctuations of monodisperse suspensions and find that the velocity fluctuations in systems with periodic boundary conditions diverge with the system size L. The increase of the velocity fluctuations is in agreement with theoretical arguments. In the case of monodisperse suspensions where the container is bounded by walls in the directions perpendicular to gravity no such scaling is found. Based on Kynch's one-dimensional theory for the evolution of concentrations in monodisperse suspension, we formulate an extension for polydisperse suspensions. The choice of the flux function is based on Batchelor's sedimentation coefficients, which reproduces the basic features of the results of three-dimensional simulations of batch sedimentation. We extended the Kynch model to an advection-diffusion model, where the volume fraction dependency of the diffusion coefficient is described by a phenomenological expression, which shows a good agreement with experimental data. The system of coupled partial differential equations resembles the results of simulations to a high degree and allows to describe the experimental concentration profiles of monodisperse particle suspensions of a given size distribution.
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    Die geregelte logische Uhr, eine globale Uhr für die tracebasierte Überwachung paralleler Anwendungen
    (2000) Rabenseifner, Rolf; Rothermel, Kurt (Prof. Dr.)
    Das Aufzeichnen und Darstellen des Programmflusses sowie des Nachrichtenaustauschs paralleler Anwendungen ist schwierig, wenn jeder Prozessor eine eigene Uhr besitzt, und diese Uhren nicht synchronisiert sind. Mehrere Strategien zur Bildung einer globalen Uhrzeit werden in einem Überblick dargestellt, und die Grenzen werden aufgezeigt. Die geregelte logische Uhr, eine neue Methode auf der Basis von Lamports logischer Uhr, wird vorgestellt. Ungenaue Zeitstempel aus Tracefiles werden derart modifiziert, daß sie die Uhrenbedingung erfüllen, d.h. daß der Empfang einer Nachricht einen späteren Zeitstempel als das zugehörige Sendeereignis besitzt. Mit dem Regler wird das Maximum aller lokalen Prozessoruhren als Basis für eine globale Zeit angenähert. Die korrigierten Zeitstempel ermöglichen Leistungsmessungen, bei denen die Ereignisse in verschiedenen Prozessen liegen. Eine stückweise lineare rückwärtige Amortisation der Uhrenkorrekturen garantiert, daß die Fehler bei Messungen von Zeitintervallen zwischen Ereignissen im selben Prozeß minimal sind. Bei der Erstellung eines Tracefiles ist kein zusätzlicher Protokollaufwand nötig. Die geregelte logische Uhr kann als Filter für Tracefiles implementiert werden. Sie kann aber auch in Monitor- und Debuggingwerkzeuge integriert werden.
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    Parallelisierung eines komplexen Finite-Elemente-Programmsystems
    (2000) Nölting, Swen; Argyris, John (em. Prof. Dr. Dr. h. c. mult.)
    In der vorliegenden Arbeit wird ein Konzept zur Parallelisierung des nicht-linearen Finite-Elemente Paketes FEPS auf Parallelrechnern mit verteiltem Speicher entwickelt. Mit dem Ziel, eine weitgehende Automatisierung der parallelen Berechnungen zu ermöglichen, werden dabei alle Teilschritte der Simulation in das Konzept mit einbezogen. Die wichtigsten Bausteine des Gesamtsystems - ein paralleler Netzgenerierungsalgorithmus, parallele FE-Module und eine Kommunikationsbibliothek - werden implementiert und anhand von Test- und Praxisbeispielen erprobt. Der parallele Netzgenerierungsalgorithmus basiert auf der rekursiven Zweiteilung der das Rechengebiet definierenden geometrischen Struktur vor der eigentlichen Generierung der Gitterpunkte. Dieses Vorgehen beschleunigt die Netzgenerierung und erlaubt vor allem die Erstellung von Teilgebieten, die ein besseres Lastgleichgewicht der späteren FE-Berechnungen gewährleisten als dies mit konventionellen Netzaufteilungsalgorithmen möglich ist.