LBultra

LBultra ist eine Software zur Berechnung von physikalischen Strömungen in und um Körper. Sie beruht auf dem partikelbasierten Ansatz der als "Lattice-Boltzmann" bezeichneten Methode. Durch ihre ideale Parallelisierbarkeit eignet sich diese Methode bestens für die Berechnung auf massiv paralleler GPU Hardware. So erzielt die Software bei Verwendung einer GPU einen Geschwindigkeitszuwachs um das 20fache gegenüber der Berechnung auf einer Vielkern-CPU gleichen Entwicklungsstandes.

Das Ziel der Entwicklung von LBultra ist das Erreichen einer möglichst hohen Simulationsleistung durch Nutzung von GPU-Technologie bei hoher Genauigkeit der Ergebnisse. Dadurch werden Kosten und Aufwand, die in der Industrie mit Strömungssimulationen verbunden sind, dramatisch reduziert, was zur Entstehung neuer Märkte für Strömungssimulationen führt.

Zur Steigerung der Rechenleistung und Verbesserung der Ergebnisqualität werden sowohl algorithmische, infrastrukturelle als auch modellbasierte Ansätze verfolgt. Aktuell ist LBultra bereits in der Lage, Simulationsberechnungen auf mehrere, sich im selben Hostsystem befindliche GPUs, zu verteilen, und erzielt dabei eine nahezu ideale Skalierbarkeit. Gegenstand aktueller Entwicklung ist die Skalierbarkeit über Rechnergrenzen hinweg.
Algorithmische Verbesserungen, wie z.B. die Möglichkeit zur lokalen Verfeinerung der Zellenauflösung in der Nähe von Körpergrenzen oder in Bereichen starker Strömungsgradienten, erhöhen die Effizienz durch Reduktion der zu simulierenden Zellen ohne Einbußen bei der Ergebnisqualität. Die Einbettung von Methoden zur Modellierung von Turbulenzeffekten reduziert die erforderliche Zellenanzahl zusätzlich und verbessert gleichzeitig die Genauigkeit der Ergebnisse durch anerkannte modellhafte Annahmen zum Verhalten der Strömung.

Darüber hinaus wird die Nutzbarkeit der Software stetig weiterentwickelt. Als Betriebssysteme können sowohl Windows als auch Linux genutzt werden. Dazu bietet die Software eine 3D-Visualisierung an, durch die die Strömung bereits während der Simulation in Echtzeit analysiert und überwacht werden kann. Zum Datenaustausch mit externen Werkzeugen steht der Import von als STL-Dateien gespeicherten Geometrien zur Verfügung. Die Möglichkeit zum Export der Simulationsergebnisse im weit verbreiteten EnSight-Format eröffnet die Nutzung sehr leistungsfähiger Postprocessing-Werkzeuge zur tiefgehenden Analyse.

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Eine Übersicht unserer Softwareentwicklungen für den High-Performance-Computing Bereich finden Sie hier.