Aufgaben

In vielen Mehrphasenströmungen dominiert eine Phase die Fluiddynamik und die Gesamtphysik. Dies gilt auch für Lab-on-a-Chip-Anwendungen. Da es zunehmend relevant wird, solche Fluide in Lab-on-a-Chip-Geräten (LOC) zu simulieren, zielt diese Doktorarbeit darauf ab, dreidimensionale transiente direkte numerische Simulationen zu beschleunigen, um die zugrunde liegende Physik besser zu verstehen und gleichzeitig das Kosten-/Effizienzverhältnis zu verbessern.

• Die Open-Source-Software OpenFOAM bietet eine solide Grundlage für die Entwicklung des Simulations-Framework. Konkret bauen Sie auf der unstrukturierten Volume-of-Fluid-Methode auf, die im OpenFOAM-Solver interIsoFoam verfügbar ist.
• Sie entwickeln einen neuen numerischen Solver, der den Simulationsbereich auf nur die dominierende Phase und die „Interaktionszone“ mit der zweiten Phase reduziert. Dies mindert die Freiheitsgrade, ohne die definierende Physik zu verlieren.
• Zudem müssen Sie eine konsistente mathematische Schließung für die offene Grenze der Einfeldformulierung der zweiphasigen Navier-Stokes-Gleichungen in Kombination mit modernster Anpassung der Speicherallokierung im laufenden Betrieb finden, um das maximale Potenzial dieser Lösung auszuschöpfen. Darüber hinaus adressieren Sie adaptives Loadbalancing für HPC.
• Alle Entwicklungen müssen neusten Softwareentwicklungspraktiken entsprechen, einschließlich Versionierung (Git), einer umfassenden Testfallbibliothek und Dokumentation.

Profil

• Ausbildung: Studienabschluss (MEng, MSc oder gleichwertig) in Maschinenbau, Computational Engineering oder einem anderen eng verwandten Gebiet
• Erfahrungen und Know-how: fundierte Kenntnisse in numerischer Modellierung und Computertechnik, Erfahrung mit numerischen Lösern für lineare Gleichungssysteme, Hochleistungsrechnen sowie CFD (Finite Volume)-Methodenentwicklung, Programmier- und Skripterfahrung, vorzugsweise C++, Python, Bash
• Persönlichkeit und Arbeitsweise: Sie arbeiten sowohl gern selbstständig als auch im Team; Ihnen fällt es leicht, klar sowie effektiv zu kommunizieren und Ihr Organisationstalent zeichnet Sie aus
• Sprachen: sehr gutes Deutsch und/oder Englisch