Methoden zur parallelen Berechnung und Integration von glatten und nicht-glatten Mehrkörpersystemen

Die stark anwachsende Größe und der zunehmende Detailierungsgrad von komplexen Mehrkörpersimulationen führt zu stark ansteigenden Rechenzeiten. Um Simulationen weiterhin effektiv einsetzen zu können (z.B. für Optimierungen, Auslegungen und Validierungen) muss diesem Trend entgegengewirkt werden.

Zu diesem Zweck existieren eine Vielzahl unterschiedlicher Ansätze. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit werden Methoden zur parallelen Berechnung und Integration von glatten und nicht-glatten Mehrkörpersystemen (MKS) betrachtet. Dazu werden bestehende Methoden speziell an die Anforderungen in der Mehrkörperdynamik angepasst bzw. neue Methoden entwickelt.

Parallele Methoden können an einer Vielzahl von Stellen innerhalb von Mehrkörpersimulationen angewendet werden. Grob können die Methoden in drei Bereiche eingeteilt werden: Parallele Co-Simulation von Systemen gleicher oder verschiedener physikalischer Domänen, parallele Methoden auf Integratorebene und Methoden zur parallelen Berechnung auf Systemebene (interne Parallelisierung). In engem Zusammenhang damit stehen Methoden zur statischen, dynamischen und hybriden Lastverteilung, die speziell an die Bedürfnisse in der MKS angepasst werden müssen.

Großes Potential bietet neben den drei verschiedenen Bereichen der Parallelisierung die Kombination der Bereiche. Insbesondere die Kombination der internen Parallelisierung und der Parallelisierung auf Integratorebene führt zu komplexen Anforderungen an die Simulationsumgebung.

Im Bereich der effektiven Integration fällt in der Forschungsarbeit der Blick auf Verfahren mit implizitem Anteil. Dabei ergeben sich interessante und anspruchsvolle Fragestellungen im Hinblick auf die Behandlung der impliziten Anteile.

Neben der Parallelisierung und Handhabung der impliziten Anteile müssen für die nicht-glatte Mehrkörperdynamik Wege gefunden werden Verfahren höherer Ordnung zu konstruieren und die Schrittweite sowohl im glatten als auch im nicht-glatten Bereich anzupassen