Design und Implementierung einer modularisierten Diskrete Elemente Methode Software
Gerhard Stein
Die Diskrete Elemente Methode (DEM) ist ein Berechnungsverfahren, das die Bewegung von Partikelkollektiven durch Betrachtung der individuellen Bewegung der beteiligten Einzelobjekte simuliert. Dabei wird die mechanische Wechselwirkung einer sehr großen, aber begrenzten Anzahl von Teilchen untereinander und mit ihrer Umgebung zeitaufgelöst numerisch beschrieben. Hinzu kommt oft eine Erweiterung, um zusätzliche, für den speziellen Anwendungsfall wichtige, Transportvorgänge kontinuierlich definierter Zustandsgrößen abzubilden. Abhängig von der betrachteten Größenskala werden die Teilchen im weiteren oftmals synonym als Partikel oder Objekt bezeichnet.
Zu lange Rechenzeiten waren in der Vergangenheit häufig ein Grund, der die Nutzung von DEM-Simulationen verhinderte. Durch die stetig steigende Rechnerleistung und die dadurch gegebene Möglichkeit große Systeme mit vielen Partikeln in vertretbarer Zeit zu simulieren, hat sich die Situation verändert.
Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Software entwickelt, die dafür ausgelegt ist, das Verhalten von Feststoffen möglichst realitätsnah nachzubilden. Dazu wurden die Methoden durch neue innovative Ansätze erweitert, die zum einen die Rechenzeit reduzieren und zum anderen die Genauigkeit verbessern. Durch die Überprüfung mit verschiedenen Experimenten ist das entwickelte Rechenprogramm immer genauer und zuverlässiger geworden.
