[an error occurred while processing this directive]
Systementwicklungsprojekt (SEP/PSE)

Visualisierungsinterface für Strömungssimulationsdaten

2D-Visualisierungsbeispiel der zeitabhängigen Umströmung eines Zylinders (Stromlinien über Druckverlauf).

Numerische Simulation wird zu einem immer wichtigeren Werkzeug bei der erfolgreichen Entwicklung und Optimierung verschiedenster Anwendungen. Insbesondere der Simulation von Strömungen kommt dabei eine zentrale Rolle zu, z.B. beim Design von Turbinenschaufeln, Fluid-Struktur Wechselwirkungen etc. Da realistische Simulationsläufe stets eine genügend hohe räumliche Auflösung und damit große Datenmengen erfordern, ist neben einem Programm, dass diese Daten überhaupt in hinreichend geringer Zeit erzeugen kann, eine effiziente und aussagekräftige Visualisierung der Ergebnisse unerlässlich (R.W. Hamming: "The goal is insight, not numbers.").

Im Rahmen der Forschungsarbeit zu effizienten Strömungssimulationen wird am Lehrstuhl für Informatik V zur Zeit von mehreren Mitarbeitern und Studenten ein C++-Projekt namens Peano entwickelt. Zur graphischen Aufbereitung der Daten wird dabei bisher das Visualisierungswerkzeug ParaView verwendet, das - wohl auch aufgrund seiner Fokussierung auf "kleine", leistungsschwächere Architekturen, wie sie üblicherweise der Open Source Community nur zur Verfügung stehen - bereits jetzt an seine Grenzen stößt. Daher wurde vom Lehrstuhl das kommerzielle Visualisierungstool tecplot beschafft, das - in Verbindung mit einer performanten Opteron-64Bit-Quad-Maschine und einem hochauflösenden 30''-Apple-Cinema-Display - eine interessante Visualisierungsoption darstellt, die in Zukunft genutzt werden soll.

3D-Visualisierungsbeispiel zur Fluid-Struktur Wechselwirkung: Mikropumpe.

Im Rahmen dieses Systementwicklungsprojekts sollen zunächst die bereits vorhandenen ParaView-Output-Routinen des Projektes peano auf die tecplot-Syntax umgestellt werden. Dabei werden sowohl 2D als auch 3D Szenarien relevant sein. In einem zweiten Schritt wird dann das Ausgabeformat von ASCII auf Binärdaten umgestellt werden. Dazu müssen lediglich die von tecplot bereitgestellten Bibliotheksfunktionen passend eingebaut und verwendet werden. Alternativ können auch eigene Binäroutputklassen entwickelt werden, die mit tecplot kompatibel sind. Das dritte Arbeitspaket kann je nach Interesse gestaltet werden. Mögliche Themen sind beispielsweise der Merge von parallelen Simulationsdaten, die Integration von zusätzlichen externen Geometriedaten (CAD, gts) oder die Erzeugung und Visualisierung sekundärer Informationen aus den Strömungsdaten. Schließlich soll die Projektarbeit auf dem o.g. hochperformantem Visualisierungsrechner getestet werden.

Aufgrund der Projektgröße von Peano sind darin viele Aspekte des Software Engineering (gute Dokumentation, automatisierte Tests auf verschiedenen Ebenen, Nutzung von Design Patterns, etc.) von Bedeutung. Bei Interesse kann dieser Punkt auch stärker in den Mittelpunkt des Projektes rücken.



Zusammenfassung der Arbeitsschritte:
  1. Einarbeitung in die Problematik
  2. Umstellung der Output-Klassen von ParaView- auf tecplot-Syntax (2D,3D)
  3. Binädatenerzeugung
  4. Erweiterung der Visualisierung (je nach Interesse; z.B. Integration zusätzlicher geometrischer oder paralleler Daten)
  5. Validierung des Projekts auf Opteron/Apple-Cinema-Display

Das Projekt kann mit etwas angepasstem Umfang auch in einem Team von mehreren Personen bearbeitet werden.

Voraussetzungen: Kenntnisse in C++, Interesse an Visualisierung

Beginn: ab sofort

Ansprechpartner: Tobias Neckel, Tobias Weinzierl

Übersicht: weitere Themen

[an error occurred while processing this directive]