- AutorIn
- Stefan Horn
- Titel
- Simulations of complex atmospheric flows using GPUs - the model ASAMgpu -
- Untertitel
- Simulations of complex atmospheric flows using GPUs - the model ASAMgpu -
- Zitierfähige Url:
- https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-187994
- Datum der Einreichung
- 09.10.2014
- Datum der Verteidigung
- 08.07.2015
- Abstract (DE)
- Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung des hochauflösenden Atmosphärenmodells ASAMgpu. Dabei handelt es sich um ein sogenanntes Grobstrukturmodell bei dem gröbere Strukturen mit typischen Skalen von Deka- bis Kilometern in der atmosphärischen Grenzschicht explizit aufgelöst werden. Hochfrequentere Anteile und deren Dissipation müssen dabei entweder explizit mit einem Turbulenzmodell oder, wie im Falle des beschriebenen Modells, implizit behandelt werden. Dazu wurde der Advektionsoperator mit einem dissipativen Upwind-Verfahren dritter Ordnung diskretisiert. Das Modell beinhaltet ein Zwei-Momenten-Schema zur Beschreibung mikrophysikalischer Prozesse. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die verwendete thermodynamische Variable, die einige Vorteile herkömmlicher Ansätze vereint. Im Falle adiabatischer Prozesse stellt sie eine Erhaltungsgröße dar und die Quellen und Senken im Falle von Phasenumwandlungen sind leicht ableitbar. Außerdem können die benötigten Größen Temperatur und Druck explizit berechnet werden. Das gesamte Modell wurde in C++ implementiert und verwendet OpenGL und die OpenGL Shader Language (GLSL) um die nötigen Berechnungen auf Grafikkarten durchzuführen. Durch diesen Ansatz können genannte Simulationen, für die bisher Supercomputer nötig waren, sehr preisgünstig und energieeffizient durchgeführt werden. Neben der Modellbeschreibung werden die Ergebnisse einiger erfolgreicher Test-Simulationen, darunter drei Fälle mit mariner bewölkter Grenzschicht mit flacher Cumulusbewölkung, vorgestellt.
- Freie Schlagwörter (DE)
- Grobstruktursimulation, Grenzschicht, Bewölkung, Grafikkarten
- Freie Schlagwörter (EN)
- Large Eddy Simulation, Boundary Layer, Clouds, GPU
- Klassifikation (DDC)
- 530
- GutachterIn
- Prof. Dr. Eberhard Renner
- Prof. Dr. Siegfried Raasch
- BetreuerIn
- Prof. Dr. Eberhard Renner
- Den akademischen Grad verleihende / prüfende Institution
- Universität Leipzig, Leipzig
- URN Qucosa
- urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-187994
- Veröffentlichungsdatum Qucosa
- 26.11.2015
- Dokumenttyp
- Dissertation
- Sprache des Dokumentes
- Englisch