DINO

Der institutseigene Simulationscode DINO ermöglicht die direkte numerische Simulation (DNS) von turbulenten Strömungen, inklusive Methoden zur Berechnung von Mehrphasenströmungen sowie Verbrennungsprozessen in akademischen als auch komplexen Geometrien (durch implementierte, immersive Randbedingungen - IBM). DINO ist für fundamentale Forschungsprojekte frei verfügbar. Kontaktieren Sie hierzu per Emailanfrage den Hauptentwickler Dr. Abouelmagd Abdelsamie (Email: ). Eine grundsätzliche Beschreibung des Codes wurde in [1] publiziert. DINO basiert auf der hoch genauen Diskretisation via finiter Differenzen, ist hauptsächlich in FORTRAN 90 geschrieben und nutzt das Message-Passing Interface (MPI) für hocheffiziente Parallelisierung auf CPU-basierten Hochleistungsrechnern. Eine Dekomposition der Berechnungsdomäne wird mithilfe der open-source Library 2DECOMP&FFT durchgeführt. Diese wird außerdem zur Kopplung von Druck- und Geschwindigkeitsfeldern in inkompressiblen Strömungen, als auch bei niedriger Mach-Zahl verwendet. Steife Terme können bei Bedarf implizit berechnet werden, während die übrigen Terme über ein Runge-Kutta Verfahren zeitlich integriert werden. Lösungsfelder werden im HDF5 Format gespeichert. DINO wurde in zahlreichen wissenschaftlichen Studien genutzt und ist in einschlägiger Literatur in vielen Bereichen dokumentiert, unter Anderem: reine turbulente Strömungen [2], turbulente Verbrennung [3], Spray-Flammen [4], Nanopartikelgeneration [5], sowie medizinische Strömungen [6].

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Literaturverzeichnis

[1] Abdelsamie, A., Fru, G., Oster, T., Dietzsch, F., Janiga, G. and Thévenin, D., Towards Direct Numerical Simulations of low-Mach number turbulent reacting and two-phase flows using Immersed Boundaries. Comput. Fluids 131, (2016) 123-141.

[2] Chi, C., Thévenin, D., Smits, A.J., Wolligandt, S. and Theisel, H., Identification and analysis of very-large-scale turbulent motions using multi-scale proper orthogonal decomposition. Phys. Rev. Fluids 7, (2022) 084603/1-19.

[3] Chi, C., Han, W. and Thévenin, D., Local extinction characteristics of turbulent premixed H2/air flame under sub-atmospheric pressure conditions: A DNS study. Combust. Flame, (2025) in press.

[4] Abdelsamie, A. and Thévenin, D., Impact of multi-component evaporation on turbulent spray combustion investigated by Direct Numerical Simulation. Appl. Energy Combust. Sci. 23, (2025) 100355/1-14.

[5] Abdelsamie, A., Guan, W., Nanjaiah, M., Wlokas, I., Wiggers, H. and Thévenin, D., Investigating the impact of dispersion gas composition on the flame structure in the SpraySyn burner using DNS. Proc. Combust. Inst. 40, (2024) 105398/1-8.

[6] Abdelsamie, A., Voß, S., Berg, P., Chi, C., Arens, C., Thévenin, D. and Janiga, G., Comparing LES and URANS results with a reference DNS of the transitional airflow in a patient-specific larynx geometry during exhalation. Comput. Fluids 255, (2023) 105819/1-13.