Student Assistant / Volunteer internship
Implementierung eines Algorithmus zur Auswertung der unvollständigen Gamma-Funktion in OpenFOAM (Id 219)
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Mehrphasige Strömungen - also solche bezeichnet man Strömungen bestehend aus mehreren Stoffen, beispielsweise Luft und Wasser - spielen in der Industrie eine große Rolle. Anwendungen findet sich vorwiegend in der Chemie- und Verfahrenstechnik oder im Bereich der Energietechnik, u. a. bei der Kühlung von Kraftwerken.
Die experimentelle Untersuchung der Strömungsbedingungen im Inneren von technischen Apparaten ist auch heutzutage ein schwieriges Unterfangen und nicht immer möglich. Eine kostengünstige Alternative, um zumindest einen qualitativen Eindruck über die vorherrschende Hydrodynamik zu bekommen, sind numerische Simulationen (CFD). Zentraler Bestandteil einer solchen numerischen Simulation ist die Möglichkeit zur Vorhersage der Größenverteilung der Blasen, inklusive der Beschreibung der Blasenwachstums- und Zerfallsvorgänge.
Gegenstand dieser Arbeit ist die Erweiterung der OpenSource C++ Bibliothek OpenFOAM. Die Beschreibung des Blasenzerfalls soll mittels des Modell von Luo and Svendsen (1996) erfolgen, welches derzeit als Stand der Technik gilt. Das vorgeschlagene Modell beinhaltet allerdings ein Integral, welches über die sogenannte unvollständige Gamma-Funktion ausgedrückt werden kann. Diese Funktion ist aktuell nicht in OpenFOAM enthalten und muss demzufolge hinzugefügt werden.
Die ausgeschriebene Arbeit beinhaltet folgende Punkte:
- Literaturrecherche zu bereits existierenden Implementierungen der unvollständigen Gamma-Funktion, z. B. Didonato and Morris (1986)
- Implementierung einer geeigneten Variante in die OpenSource C++ Bibliothek OpenFOAM
- Validierung der Implementierung gegen bestehende Implementierungen, beispielsweise der Boost Bibliothek
- Evaluierung der Performance
- Anwendung für die Simulation von Blasenzerfall in bestehenden OpenFOAM Setups (optional)
Didonato and Morris (1986). Computation of the Incomplete Gamma Function Ratios and Their Inverse. ACM Trans Math Softw 12, 377-93.
Luo and Svendsen (1996). Theoretical Model for Drop and bubble-Breakup in Turbulent Dispersions. AIChE Journal 42, 225-1233.
Department: Computational Fluid Dynamics
Contact: Dr. Schlegel, Fabian
Requirements
Studium Maschinenbau, Verfahrenstechnik oder Informatik, Programmiererfahrung, vorzugsweise mit C++, Interesse an wissenschaftlichem Rechnen und Mathematik
Conditions
Beginn jederzeit möglich, geplante Dauer ca. 3 Monate (Verlängerung möglich)
