Title (eng): Implementation of Different Semi-Lagrangian Convection Schemes for the Simulation of Room Air Flow

Author: Dunkl, O. (Oliver)

Description (deu): St. Pölten, FH-Stg. Computersimulation, Dipl.-Arb., 2006

Description (deu): Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Implementierung von verschiedenen Algorithmen für die online Strömungsberechnung. Online Strömungsberechnungen sind Berechnungen von Strömungen die während der Simulationsdurchführung eine Änderung der Umgebung zulassen. Zur Berechnung dieser Strömungen werden unterschiedliche Semi-Lagrange Verfahren in einem Computational Fluid Dynamic (CFD) Code verwendet. Unter Computational Fluid Dynamic versteht man Berechnungen von Strömungen mittels
der Unterstützung von Computern. Im ersten Teil der Arbeit werden verschiedene Interpolationsarten auf Genauigkeit und Rechenzeit verglichen. Besondere Sorgfalt wird hierbei auf die lineare Interpolation, die Polynominterpolation und die Spline Interpolation genommen, da diese Interpolationsarten am öftesten verwendet werden. Der zweite Teil widmet sich der Implementierung dieser Interpolationsarten. Es wird der theoretische Hintergrund dieser Algorithmen gezeigt und wie sie in einer Programmiersprache implementiert werden können. Außerdem wird eine Möglichkeit beschrieben wie diese Algorithmen in einen bestehenden CFD Code implementiert werden können. Im letzten Teil dieser Arbeit werden verschiedene ausgewählte Beispiele anhand eines eigens entwickelten Simulators untersucht, die zuvor analytisch berechnet wurden. Anhand dieses Simulators können die Ergebnisse der ausgewählten Interpolationsarten gut visualisiert und verglichen werden.

Description (eng): This thesis investigates the implementation of different algorithms for the real time fluid flow. Real time
fluid flow means that it is possible to change the environment of the simulation during the simulation. This
fluid flow should be calculated with a Computational Fluid Dynamic (CFD) code by different semi-Lagrangian schemes. Computational Fluid Dynamic means the calculation of
fluid flow with the support of computers. In the first part of this work different interpolation schemes are determined for their accuracy and time of calculation. Special emphasis and care is taken to analyse the linear interpolation, the polynomial interpolation and the spline interpolation scheme because that are the most important interpolation schemes. The second part of this work shows the implementation of the above mentioned interpolation schemes. The theoretical background of the interpolation schemes are shown as well as implementation in an arbitrary programming language. Additionally there is shown the possibility how to implement such an algorithm in an established CFD code. In the last part of this work we discuss some selected examples, which are analytically calculated. These examples are performed with a specifically developed simulator. With that simulator the results of these selected interpolation schemes are compared and visualized.

Object languages: German

Date: 2006

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Classification: Computersimulation; Strömungsmechanik

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