Arbitrary Lagrangian Eulerian
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Die Arbitrary Lagrangian Eulerian Methode (ALE-Methode) ist eine numerische Methode die meistens mit der Finite-Elemente-Methode verwendet wird. Eingesetzt wird die ALE um Freie Oberflächen Probleme, Mehrphasenströmungsprobleme oder auch Fluid-Struktur-Kopplungs Probleme (engl.: Fluid-Structure-Interaction (FSI)) zu lösen, also aus dem Bereich der Numerische Strömungsmechanik.
Für die Beschreibung der Bewegung von Körpern/Teilchen im Raum gibt es zwei unterschiedliche Arten der Betrachtungsweise, die als Formulierung nach Lagrange oder nach Euler bezeichnet werden. Bei einer Beschreibung nach Lagrange bewegt sich der Beobachter mit dem bewegten Körper mit. Die Lagrangesche Beschreibung kommt häufig in der Festkörpermechanik zum Einsatz. In der Strömungsmechanik ist es häufig einfacher, das Strömungsfeld in einem ortsfesten Volumen zu beschreiben, ohne sich dabei um die Wege einzelner Körpern/Teilchen zu kümmern. Man bezeichnet dies als Eulersche Beschreibungsweise. Die ALE-Methode verbindet die Vorteile der Betrachtungsweisen nach Euler und nach Lagrange miteinander. Zu Beginn einer Simulationsrechnung wird das Ausgangsnetz in Lagrangescher Form diskretisiert. Erhalten einzelne Teilbereiche des Netzes durch eine Veränderung eine ungünstige Geometrie, so werden die Elementknoten soweit verschoben, dass ein numerisch instabiles FE-Netz vermieden wird. Diese Methodik besitzt gegenüber anderen Adaptionsverfahren den Vorteil, dass sowohl die Anzahl der Knoten als auch die Anzahl der Elemente erhalten bleibt.
[Bearbeiten] Beispiele für die Arbitrary Lagrangian Eulerian Methode
- Einströmen von Gas in einen Airbag (Fluid-Struktur-Kopplung).
- Spritzen von einem Fluid in einem Tank (Freie Oberfläche).
[Bearbeiten] Literatur
- Dahong, Che "Numerische Simulation von Strömungsvorgängen mit der "Arbitrary Lagrangian-Eulerian method" (ALE-Methode)" Aachen: Mainz, 1997. XVII, 139 S. ISBN 3-89653-610-9.
- Hirt, C.W., Amsden, A.A., and Cook, J.L., An Arbitrary Lagrangian-Eulerian Computing Method for all Flow Speeds, J. Comp. Phys., 14 (1974), S. 227
