Real-Time Simulation and Prognosis of Smoke Propagation in Compartments Using a GPU

Dateibereich 8492

8,56 MB in einer Datei, zuletzt geändert am 04.02.2019

Dateiliste / Details

DateiDateien geändert amGröße
dd1804.pdf04.02.2019 09:27:498,56 MB

Die Bewertung der Personensicherheit bei Feuer in Gebäuden basiert häufig auf Berechnungen zur Rauchausbreitung. Bisherige Simulationsmodelle – im Allgemeinen basierend auf numerischer Strömungsdynamik – erfordern jedoch lange Ausführungszeiten oder Hochleistungsrechner, um Simulationsergebnisse in und schneller als Echtzeit liefern zu können.

Daher ist das Ziel dieser Arbeit die Entwicklung eines Konzeptes für die Echtzeit- und Prognosesimulation der Rauchausbreitung in Gebäuden mit Hilfe eines Grafikprozessors (GPU). Zusammengefasst ist das entwickelte Konzept in einer erweiterbaren Open-Source-Software, genannt JuROr (Jülich's Real-time Simulation in ORPHEUS). JuROr simuliert die Ausbreitung von auftriebsgetriebenem, turbulentem Rauch basierend auf einem reduzierten Modellierungsansatz mit finiten Differenzen und einem Large Eddy Simulation Turbulenzmodell, um inkompressible Navier- Stokes und Energiegleichungen zu lösen. Das reduzierte Modell ist voll- ständig angepasst an hochparallele Computerarchitekturen. Dabei ist der Code implementiert mit C++ und OpenACC. Dies hat den Vorteil mit nur einem Quellcode verschiedenste serielle und parallele Ausführungen des Programms für unterschiedliche Architekturen erstellen zu können.

Die Studie liefert weiterhin einen Konzeptnachweis dafür, ausreichende Genauigkeit und Praktikabilität im Gleichgewicht zu halten. Zunächst wurde der Code erfolgreich mit Modul- und (semi-) analytischen Tests verifiziert. Dann wurde das zugrundeliegende Modell durch einen Vergleich der numerischen mit den experimentellen Ergebnissen für den Brandschutz relevanter Szenarien validiert. Die Verifizierung und Validierung zeigten dabei ausreichende Genauigkeit für JuROr. Zuletzt, wurden die Kriterien von JuROr – echtzeit- und prognosefähig zu sein mit vergleichbarer Leistung auf unterschiedlichsten Architekturen – erfolgreich geprüft. Zudem zeigte JuROr hohe Beschleunigungseffekte auf einer GPU und schnellere Lösungszeiten im Vergleich zum etablierten Fire Dynamics Simulator. Diese Ergebnisse zeigen JuROr's Praktikabilität.

Lesezeichen:
Permalink | Teilen/Speichern
Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultäten und Einrichtungen:
Fakultät für Architektur und Bauingenieurwesen » Bauingenieurwesen » Dissertationen
Dewey Dezimal-Klassifikation:
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 620 Ingenieurwissenschaften » 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Sprache:
Englisch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Dateien geändert am:
04.02.2019
Datum der Promotion:
20.11.2018
Medientyp:
Text