Physikalische Schockwellen werden beispielsweise von Tornados, Lawinen, Überschwemmungen oder Luftströmen eines Flugzeugs ausgelöst. Sie lassen sich dank Supercomputern simulieren, was auch die Vorhersage verbessert. Allerdings war die Simulation von stark turbulenten Strömungen bisher ungenau. Eine Forschergruppe an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) hat nun einen Ansatz gefunden, der dieses Problem löst.
ETH-Professor Siddhartha Mishra und sein Team griffen dabei auf sogenannte statistische Lösungen zurück, wie aus einer Mitteilung hervorgeht. Dabei wird auch der Zufall berücksichtigt. Konkret haben die Forschenden viele winzige, zufällige Strömungen erzeugt und Durchschnittswerte berechnet. „Bei turbulenten Strömungen sind die Details das Problem. Deshalb sieht man mit Durchschnittswerten mehr Struktur”, erklärt Mishra. Ausserdem haben die Forschenden bei den Berechnungen beachtet, dass Eigenschaften von Strömungen an verschiedenen Orten im Raum voneinander abhängig sein können.
Mit ihrem theoretischen Ansatz führten die Forschenden zunächst 2D-Simulationen durch. Darauf folgten erfolgreiche 3D-Simulationen am Supercomputer Piz Daint im Hochleistungsrechenzentrum CSCS in Lugano.
Mishras Team hat bereits verbesserte Algorithmen zur Simulation und Vorhersage von Tsunamis und Lawinen entwickelt. Der neue Ansatz hilft nun auch, die Schwierigkeiten beim Simulieren stark turbulenter Strömungen zu überwinden. ssp
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