Computational Aspects of Particle Methods in Environmental Fluid Mechanics

Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Thematik des wissenschaftlichen Rechnens in Bezug auf fluiddynamische Simulationen in der Umwelttechnik. Die Implementierung einer Simulationssoftware, welche Grafikprozessoren (GPU) zum Beschleunigen der Berechnungen einsetzt, wird beschrieben. Aufgrund der Anwendung auf die komplexen hydrodynamischen und biokinetischen Prozesse in modernen Kläranlagen, wird das Rechenmodell auf 2D beschränkt. Die Simulationssoftware ist eine hocheffiziente Implementierung zur Lösung der Gleichungen der Smoothed Particle Hydrodynamics Methode (SPH), einem partikelbasierten Ansatz zur Fluidsimulation. This thesis examines Computational Aspects of Particle Methods in Environmental Fluid Mechanics. A graphics processing unit (GPU) accelerated solver for the computation of fluid dynamics problems is implemented and discussed. The restriction of the model to 2D results from the application to the complex processes that are prevalent in modern wastewater treatment plants. The solver is a highly efficient implementation for solving the governing equations of the smoothed particle hydrodynamics method, a particle based approach for fluid simulation.