Smoothed Particle Hydrodynamics

Die Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) Methode ist ein gitterfreies Verfahren. Für die Simulation wird das Kontinuum in Teilvolumina diskretisiert. In diesen Teilvolumina werden in einem Punkt alle relevanten Eigenschaften wie Geschwindigkeit, Dichte und wirkende Kräfte zugeordnet. Diese Punkte werden als Partikel bezeichnet. Aufgrund des Lagrange-Formalismus der Methode bewegen sich die Partikel entlang des Geschwindigkeitsfeldes ohne feste Bindung zu benachbarten Partikeln. Im Vergleich zu gitterbasierten Verfahren wie den Finiten Elementen eignet sich die SPH-Methode besonders gut für Anwendungen mit großen Änderungen im Diskretisierungsbereich. Das Hauptanwendungsgebiet ist die Hydrodynamik zur Simulation von Fluiden mit freien Oberflächen, Mehrphasenströmungen mit komplexen Grenzflächen und Fluid-Struktur-Interaktionen. Aber auch für Festkörper mit großen elastischen Verformungen und Bruchverhalten in spröden Materialien wird die SPH-Methode eingesetzt.

Am Institut für Technische und Numerische Mechanik sind Partikelsimulationen seit über 15 Jahren ein Forschungsgebiet. Eingesetzt werden neben der SPH-Methode auch die Diskrete Elemente Methode (DEM). Unten aufgeführt ist eine Übersicht mit aktuellen komplexen Problemstellungen die am ITM untersucht werden.