Generierung hybrider Gitter für die Strömungssimulation auf komplexen anatomischen Geometrien

Generation of hybrid grids for flow simulation on complex anatomical geometries

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:0297-zib-11588
  • Basierend auf einem vorhandenen Ansatz zur Einführung von anisotropen Tetraedern im Randbereich eines reinen Tetraedergitters wird ein Gittergenerator für hybride Gitter implementiert. Das hybride Gitter besteht in Randnähe primär aus anisotropen Prismen und im Inneren der Geometrie aus isotropen Tetraedern. Eine erhöhte Auflösung im Randbereich soll zu besseren Ergebnissen von numerischen Strömungssimulationen führen, für welche eine problemangepasste Diskretisierung des zu untersuchenden Gebietes benötigt wird. In dem zuvor genannten Ansatz wird eine Reihe von Übergangselementen vorgeschlagen, die an scharfen Kanten der Oberfläche platziert werden sollen. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird die Idee der Übergangselemente aufgegriffen und bei hybriden Gittern eingesetzt, um auch komplexe Eingabegeometrien vergittern zu können. Der ursprüngliche Gittergenerierungprozess wird überarbeitet und erweitert. Eine neue Menge an Übergangselementen wird eingeführt, es werden gekrümmte Extrusionsvektoren verwendet und es wird die Auswertung der medialen Oberfläche vorgenommen, um Überschneidungen im hybriden Gitter zu vermeiden. Der Gittergenerator wird als Modul in das Visualisierungs- und Analyseprogramm Amira implementiert und die erstellten hybriden Gitter werden auf ihre Elementqualität und die Güte der Strömungssimulationsergebnisse hin überprüft.
  • Based on an existing approach for the introduction of anisotropic tetrahedra near the surface boundary of a tetrahedral grid a grid generator for hybrid grids is implemented. The hybrid grid consists near the surface boundary primarily of anisotropic prisms and inside the geometry of isotropic tetrahedra. An increased resolution near the boundary should lead to better results of numerical flow simulations, which needs a problem specific discretization of the analyzed domain. In the aforementioned approach a set of transition elements is suggested, which should be placed at sharp surface corners. As a part of this diploma thesis the concept of using transition elements is applied for creating hybrid grids even for very complex input geometries. The initial grid generation process is revised and enhanced. A new set of transition elements is introduced, curved extrusion vectors are used and the medial surface is evaluated to avoid intersections in the hybrid grid. The grid generator is implemented as a module for the visualization and analysis tool Amira and the element quality of the generated hybrid grids and the quality of flow simulations performed on the grids are tested.

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Metadaten
Author:Bertram Wölk
Document Type:Master's Thesis
Tag:Anisotrope Prismen; Gittergenerierung; Hybrid; Randschicht; Strömungssimulation
boundary layer; generation; grid; hybrid; mesh
CCS-Classification:J. Computer Applications / J.3 LIFE AND MEDICAL SCIENCES
I. Computing Methodologies / I.3 COMPUTER GRAPHICS / I.3.5 Computational Geometry and Object Modeling
PACS-Classification:40.00.00 ELECTROMAGNETISM, OPTICS, ACOUSTICS, HEAT TRANSFER, CLASSICAL MECHANICS, AND FLUID DYNAMICS / 47.00.00 Fluid dynamics (for fluid dynamics of quantum fluids, see section 67; see also section 83 Rheology; for sound generation by fluid flow, see 43.28.Ra-in Acoustics Appendix) / 47.11.-j Computational methods in fluid dynamics
Advisor:Marc Alexa, Stefan Zachow
Contributing Corporation:Technische Universität Berlin
Publishing Institution:Zuse Institute Berlin (ZIB)
Date of first Publication:2009/11/26