Interaktive Visualisierung tropfendynamischer Prozesse

Beschreibung

Das langfristige Ziel des Teilprojekts TP-A1 ist die Entwicklung neuer interaktiver Visualisierungstechniken, welche die Analyse großer zeitabhängiger Simulationen und experimenteller Daten im tropfendynamischen Kontext erlauben. In der zweiten Förderperiode liegt der Schwerpunkt auf der Analyse von Tropfen und Tropfengruppen in elektrischen Feldern sowie auf Phasenübergangsprozessen und Energietransport. Zusätzlich sollen erste methodische Grundlagen entwickelt werden, um die enorme Tropfenanzahl in Sprays zu verarbeiten und effektiv analysieren zu können. Spezialisierte Visualisierungstechniken für Tropfenaufprall und molekulardynamische Simulationen runden das Vorhaben ab.

Die computergraphische Strömungsvisualisierung hat sich als ein verlässliches und effizientes Werkzeug zur Analyse von Simulationen und experimentellen Daten etabliert. Im Vergleich zur experimentellen Visualisierung ist sie flexibler und meist kostengünstiger, da kein physischer Aufbau benötigt wird. Trotz beachtlicher Fortschritte auf dem Gebiet der numerischen Strömungsvisualisierung erfordern die steigende Komplexität der Simulationen, der Experimente und der zu untersuchenden Mechanismen neue Visualisierungsmethoden. Dies zeigt sich insbesondere im tropfendynamischen Kontext. Einerseits werden neue Methoden für die Analyse großer Tropfengruppen, beziehungsweise Sprays, benötigt, andererseits fehlen für eine Vielzahl der im SFB-TRR 75 untersuchten Vorgänge und physikalischen Phänomene entsprechende Analysemethoden.

Aufbauend auf die in der ersten Förderperiode entwickelten Techniken zur Visualisierung elektrischer Felder auf Tropfenoberflächen und Analyse der Tropfendynamik sollen zunächst Visualisierungstechniken für die zeitabhängigen Wechselwirkungen von Fluid, Ladungen und elektrischen Feldern entwickelt werden, auch bezüglich elektrischer Entladungen. Die Visualisierung von Phasenübergangsprozessen stellt ein weiteres wichtiges Forschungsgebiet im SFB-TRR 75 dar. Hier sollen Verdunstungs- und Gefriervorgänge im Zusammenspiel der Gasphasenströmung analysiert und später auf Tropfenaufprall erweitert werden. Zusätzlich soll die in der ersten Förderperiode entwickelte Generalisierung der PLIC-Interface-Rekonstruktion auf ihre Eignung für die Simulation untersucht werden. Anknüpfend an die Visualisierung von Phasenübergangsprozessen sollen Visualisierungstechniken entwickelt werden, welche die Analyse des zugrundeliegenden Energietransports ermöglichen, auch im Kontext der Dreiphasen-Kontaktlinie. Anschließend sollen Methoden entwickelt werden, welche die beim Tropfenaufprall vorherrschenden Phänomene analysieren, unter Einbezug der bereits entwickelten Techniken, wie beispielswiese die zur Analyse des Energietransports. Die Erforschung von Techniken zur Visualisierung der räumlich-zeitlichen Struktur von Sprays und die Visualisierung von molekulardynamischen Simulationen sowie die Zusammenführung mit bereits in diesem Teilprojekt entwickelten Techniken komplettieren die Arbeit in der zweiten Förderperiode.

 

Team

Team A1

Prof. Dr. rer. nat. Thomas Ertl

Prof. Dr. rer. nat. Thomas Ertl

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Dr. Filip Sadlo

Dr. Filip Sadlo

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 Dr. Sebastian Boblest

Dr. Sebastian Boblest

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Grzegorz Karch, M.Sc.

Grzegorz Karch, M.Sc.

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Publikationen

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Mwalongo, Finian and Krone, Michael and Karch, Grzegorz K. and Becher, Michael and Reina, Guido and Ertl, Thomas
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doi:10.1145/2628588.2628597, http://dx.doi.org/10.1145/2628588.2628597

Karch, Grzegorz K. and Sadlo, Filip and Weiskopf, Daniel and Ertl, Thomas
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2013

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Visualization of Advection-Diffusion in Unsteady Fluid Flow.
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Sadlo, F.; Ueffinger, M.; Pagot, C.; Osmari, D.; Comba, J.; Ertl, T. et al.
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Computing in Science Engineering, 13(3), 84 -91, 2011

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2010

Falk, M.; Seizinger, A.; Sadlo, F.; Üffinger, M.; Weiskopf, D.
Trajectory-Augmented Visualization of Lagrangian Coherent Structures in Unsteady Flow.
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Mittwoch, September 20, 2017