Numerische Simulation

Numerische Simulationen von MHD-Strömungen werden in komplexen, elektrisch gekoppelten Geometrien durchgeführt, um turbulente Strömungen, Wärmeübertragung und andere gekoppelte MHD-Phänomene zu untersuchen. Die Ergebnisse liefern eine detaillierte Beschreibung strömungsinterner Details und helfen bei der Interpretation experimenteller Daten. Umgekehrt können mit Simulationen die optimale Anzahl von Sensoren und deren Positionen auf experimentellen Teststrecken bestimmt werden.

Präzise numerische Simulationen von MHD Strömungen in fusions-relevanten starken Magnetfeldern sind rechentechnisch extrem anspruchsvoll im Vergleich zu hydrodynamischen Strömungen bei vergleichbaren Parametern. Der Hauptgrund ist die numerische Steifheit des Problems. Simulationen müssen einen großen Bereich von Zeit- und Längenskalen abdecken, um dünnen Grenzschichten und innere Scherschichten aufzulösen.

Die numerischen Simulationen am KIT werden mit einem selbstentwickelten Rechenprogramm durchgeführt, das auf dem Open-Source-Code OpenFOAM basiert. Der Code wurde anhand einer großen Anzahl analytischer und asymptotischer Lösungen sowie experimenteller Daten validiert.