FPM - Finite Pointset Method

Mit der Finite Pointset Method (FPM) entwickelt die Abteilung eine eigene, selbstständige Softwarebasis für Simulationsaufgaben in einem weiten Bereich strömungs- und kontinuumsmechanischer Problemstellungen.

Als gitterfreier Solver genießt die FPM im Bereich der numerischen Methoden in der Strömungsmechanik ein Alleinstellungsmerkmal. In FPM werden die strömungsdynamischen Feldinformationen (u.a. Dichte, mittlere Geschwindigkeit, Temperatur) auf frei positionierbaren Informationsträgern (den so genannten Partikeln) gespeichert, die bei transienten Problemen mit der Strömung bewegt werden.

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Methode

Damit benötigt FPM kein Rechengitter (Mesh) und kann so die Leistungsgrenzen der existierenden CFD-Methoden (u.a. Finite-Elemente-Methode FEM, Finite-Differenzen-Methode FDM, Finite-Volumen-Methode FVM) in Hinblick auf Gittergenerierung und -adaption überwinden. Die Methode ist den klassischen Verfahren daher in solchen Anwendungen überlegen, in denen sich die Geometrie des Strömungsgebiets zeitlich stark ändert bzw. freie Oberflächen und/oder Mehrphasenströmungen zu handhaben sind.

FPM existiert mittlerweile in einer kompressiblen und inkompressiblen Variante, die jeweils modular erweitert werden können (Fluid-Struktur-Interaktion, chemische Reaktionen, Schaumentstehung, etc.). Auf der Basis dieser Erweiterungen hat das ITWM bereits eine Reihe anwendungsspezifischer Softwarelösungen an industrielle Kunden ausgeliefert.

Anwendungen

  • Strömungen in zeitlich veränderlichen Geometrien
  • Freie-Oberfächen-Probleme, u. a. Füllvorgänge
  • Mehrphasenströmungen
  • Fluid-Struktur-Interaktion