Aufgrund unterschiedlicher lokaler Strömungsbedingungen in technischen Anwendungen sind örtlich variierende Auflösungen für eine numerisch effiziente Lösung notwendig. Auf diese Weise werden viele realistische Geometrien einer numerischen Beschreibung überhaupt erst zugänglich. Da sich der räumliche und zeitliche Bedarf an höherer Auflösung auch ändern kann, ist es darüberhinaus sinnvoll, Verfeinerungszonen instantan anzupassen. Lässt sich die Lage der Verfeinerungszonen an den variierenden Auflösungsbedarf anpassen, spricht man von einer adaptiven Verfeinerung.

Bislang wurden durch den Forschungscode turboSPH nur Teile einer Zerstäuberdüse mit der erforderlichen Auflösung abgebildet, wie dem folgenden Video entnommen werden kann. Hierfür wurde ein 30°-Sektor mehrfach nebeneinander angeordnet. Mithilfe lokal adaptiver Auflösung soll es gelingen, vollständige Geometrien simulativ zu erfassen.

Im Gegensatz zu gitterbasierten CFD-Codes ist eine lokale Verfeinerung in Partikelmethoden wie SPH nicht Stand der Technik. Da hierbei sich bewegende Partikel als Stützpunkte der Approximationen dienen, sind gleichbleibende Bedingungen aufgrund des lagrange’schen Charakters der Fluidelemente an den Übergängen der Verfeinerungszonen nicht a priori zu bestimmen. Interaktionen zwischen Zonen unterschiedlicher Verfeinerung müssen dennoch gewährleistet sein. Dies stellt die größte Herausforderung bei variablen Auflösungen in Partikelmethoden dar.

Ziele im Forschungsbereich Adaptivität in SPH

• Implementierung eines Verfahrens, welches hinsichtlich der anwendungstypischen physikalischen Phänomene, aber auch des numerischen Aufwands die größte Eignung aufweist.
• Auswahl geeigneter Kriterien zur adaptiven Verfeinerung
• Anwendung des Verfahrens auf technisch relevante Geometrien im Bereich Zerstäubung