Leistungsangebot

Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI

Leistungen

Unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeit dient hauptsächlich dem Ziel, Simulationssoftware zu verbessern und neue Anwendungen zu erschließen.

Wir bieten:

  • Analyse der Stabilität von Crashsimulationsergebnissen
  • Methoden und Werkzeuge zur Analyse und Auswertung von Simulationsergebnissen, aber auch experimentellen Ergebnissen.
  • Langjährige numerisch-algorithmische und informatische Erfahrungen zur Steigerung der Rechenleistung industrieller Simulationssoftware.

Crash-Simulation

Crashsimulation ist eine der rechenzeitintensivsten Anwendungen der numerischen Simulation in der Industrie.

Verzweigungen und daraus resultierendes instabiles Verhalten von Kenngrößen ist eine inhärente Eigenschaft von Crashsimulation. Das Tool DIFF-CRASH erlaubt es, diese Instabilitäten zu bewerten und gezielt die Ursachen zu analysieren.

Darüberhinaus bietet SCAI über die Analyse auch der Vorgeschichte (Umformen, Gießen) Sensitivitätsanalysen, Robustheitsstudien und eine robuste multikriterielle Optimierung für komplette Prozessketten - auch für sehr fein aufgelöste Simulationsgitter.

Schnelle Lösertechnologie

Bei umfassenden industriellen Simulationen geht es letztlich um die Lösung großer Gleichungssysteme mit vielen millionen Unbekannten. Dabei entscheidet die Geschwindigkeit der Berechnung über die Praktikabilität der Berechnung. Die Erforschung und Entwicklung numerischer Algorithmen, die derartige Gleichungssysteme mit optimaler Geschwindigkeit lösen (skalierbare Löser), gehören seit vielen Jahren zu unseren Arbeitsschwerpunkten. Wir haben große Erfahrung mit modernen, hierarchischen Algorithmen (Mehrgitter- oder allgemeiner Multilevelalgorithmen) und hier besonders bei deren Einsatz in industrieller Simulationssoftware. Die hocheffizienten Lösermodule unseres Programmpaketes SAMG sind bereits in viele kommerzielle Softwareprodukte eingebunden. Bisherige Anwendungsbereiche sind unter anderem Strömungsmechanik, Ölreservoir- und Grundwassersimulation, Gießereisimulation, Prozess- und Devicesimulation in der Halbleiterphysik, Strukturmechanik und Schaltkreissimulation.

Data-Mining für Simulationsanwendungen

Algorithmen für Data-Mining sind Standardverfahren bei kommerziellen Anwendungen. Für Engineering-Aufgaben entwickeln wir derzeit Module, die Simulationsergebnisse bewerten und auf den so erzeugten Metadaten Data-Mining-Algorithmen einsetzen. Aktuelle Fragen sind:

  • die Analyse der Sensitivität von Simulationsergebnissen (DIFF-CRASH) auch für topologisch inkompatible Modelle
  • der Einfluss bestimmter Varianten auf CAE- Kenngrößen und
  • das Ableiten von Konstruktionen aus existierenden Modellen für neue Entwürfe oder Fragen.

Kompressionsverfahren für Simulationsanwendungen

Die Simulation eines dynamischen Prozesses (zum Beispiel einer Crash-Simulation, Wettervorhersage oder eines Gießvorgangs) erzeugt leicht Ergebnisdateien, die mehrere Gigabytes groß sind. Standardkompressionsverfahren reduzieren diese Dateien nur geringfügig. Bei der Kompression von Grafiken und Filmen genutzte Verfahren lassen sich auch auf Simulationsergebnisse anwenden. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich bei Wettervorhersagen leicht ein Faktor 5 erreichen lässt, ohne dass die Aussagekraft der Ergebnisse leidet. Fraunhofer SCAI hat die Toolbox FEMZIP entwickelt, welche die Kompression von Simulationsergebnissen in Abhängigkeit von Genauigkeitsvorgaben für reguläre und unstrukturierte Gitter unterstützt.