Verbundprojekt 05M2020 - HYDAMO: Hybride datengetriebene und modellbasierte Simulation komplexer Strömungsprobleme in der Fahrzeugindustrie. TP1 Weiterentwicklung und Untersuchung einer skalen- übergreifenden gitterfreien Numerik für komplexe granulare Strömungen

Abstract

Ziel des vorliegenden Verbundvorhabens war es, anhand eines bisher unzureichend verstandenen kontinuumsmechanischen Problems aus der Fahrzeugindustrie datengetriebenes und modellbasiertes Vorgehen beispielhaft zu einer Gesamtlösung zu integrieren und die rechnergestützte Abbildung des zugehörigen Prozesses entscheidend zu verbessern. Als prototypisches Beispiel wurde dazu eine Anwendung mit großer industrieller und gesellschaftlicher Bedeutung betrachtet: die Interaktion eines Fahrzeugs mit komplexen Materialien wie Sand, Schlamm oder Schnee. Im Rahmen des vorliegenden Vorhabens wurden hochparametrige Modelle verwendet, die an einen komplett datengetriebenen Ansatz gekoppelt sind. Aus mathematischer Sicht stand dabei die Entwicklung geeigneter effizienter Algorithmen für die Analyse der Daten, die Parameteridentifikation und die spezielle numerische Behandlung der Gleichungen im Fokus. Im Projekt wurden einerseits die physikalische Modellierung und die Numerik der Kontinuumsgleichungen und andererseits die datengetriebene Modellierung mit Hilfe der von den Industriepartnern zur Verfügung gestellten Videodaten betrachtet. Dabei beschäftigten sich die Teilprojekte einerseits mit numerischen Aspekten der zugrundeliegenden gitterfreien Methoden, der effizienten Approximation granularer Zustandsrelationen mittels einer Modellhierarchie und einem skalenübergreifenden Ansatz. Andererseits wurden die Schnittstellen zur Datenintegration definiert sowie die Parameter der Modellhierarchie beginnend von einfachen Modellen bis zu komplexen nichtlinearen funktionalen Abhängigkeiten basierend auf einem parametrisierten Netzwerk identifiziert. Schlussendlich wurden diese Ansätze in ein bereits vorhandenes und industriell stark genutztes Simulations-Framework integriert.