Kaiserslautern - Fachbereich Mathematik
Das Programmsystem PROMO wird in der Industrie zur Berechnung von instationären Gasströmungen in Mehrzylinder-Verbrennungsmotoren eingesetzt. PROMO wurde in den Jahren von 1970 bis 1977 an der Ruhr-Universität Bochum entwickelt. Nach den ersten Erfahrungen von Anwendern wurde das Programmsystem 1979/80 überarbeitet, und es entstand die neue Version PROMO 2.; Instationäre, kompressible und eindimensionale Rohrströmungen können berechnet werden. Außerdem sind die verschiedensten Rand- und Übergangsbedingungen zwischen den einzelnen Rohrstücken realisiert.; Einerseits hat sich PROMO in der Praxis bewährt, andererseits wurden auch deutliche Abweichungen der Rechenergebnisse von Messungen beobachtet. Aus dem Anwenderbereich hat die Firma Gillet (Hersteller von Auspuffanlagen) folgende Fragen aufgeworfen: Wie muß die Orts- bzw. Zeitschrittweite gewählt werden, um eine bestimmte Genauigkeit der numerischen Lösung zu sichern? Wie können die erzielten Ergebnisse theoretisch beurteilt werden (Fehlerschätzung)?; Deshalb erscheint eine Betrachtung des Programmsystems aus mathematischer Sicht sinnvoll.
We have presented here a two-dimensional kinetical scheme for equations governing the motion of a compressible flow of an ideal gas (air) based on the Kaniel method. The basic flux functions are computed analytically and have been used in the organization of the flux computation. The algorithm is implemented and tested for the 1D shock and 2D shock-obstacle interaction problems.
The paper presents a parallelization technique for the finite pointset method, a numerical method for rarefied gas flows.; First we give a short introduction to the Boltzmann equation, which describes the behaviour of rarefied gas flows. The basic ideas of the finite pointset method are presented and a strategy to parallelize the algorithm will be explained. It is shown that a static processor partition leads to an insufficient load-balance of the processors. Therefore an optimized parallelization technique based on an adaptive processor partition will be introduced, which improves the efficiency of the simulation code over the whole region of interesting flow situation. Finally we present a comparison of the CPU-times between a parallel computer and a vector computer.
Using particle methods to solve the Boltzmann equation for rarefied gases numerically, in realistic streaming problems, huge differences in the total number of particles per cell arise. In order to overcome the resulting numerical difficulties the application of a weighted particle concept is well-suited. The underlying idea is to use different particle masses in different cells depending on the macroscopic density of the gas. Discrepance estimates and numerical results are given.
The wave equation with a Preisach hysteresis operator can be considered as a one-dimensional projection of Maxwell" s equations in a ferromagnetic medium. An initial-boundary value problem for this equation is solved here with emphasizing the fact that under a bounded forcing term the solutions remain bounded. This is due to the strong dissipation of hysteresis energies. New proofs of hysteresis energy inequalities are given without referring to the structure of hysteresis memory.