Pro­jekt VisPlo­re

Analyse der Erdmantelkonvektion in CosmoScout VR
Ana­ly­se der Erd­man­tel­kon­vek­ti­on in Cos­moS­cout VR
Bild 1/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Analyse der Erdmantelkonvektion in CosmoScout VR

Vi­sua­li­sie­rung und Ana­ly­se von auf­stei­gen­der hei­ßer Ma­te­rie wel­che in den ein­zel­nen Schich­ten des Erd­man­tels sta­gnie­ren.
Analyse einer Klima-Chemie Simulation in CosmoScout VR
Ana­ly­se ei­ner Kli­ma-Che­mie Simulation in Cos­moS­cout VR“
Bild 2/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Analyse einer Klima-Chemie Simulation in CosmoScout VR“

Vi­sua­li­sie­rung und Ana­ly­se von Kli­ma-Che­mie-Si­mu­la­tio­nen in Cos­moS­cout VR.
Darstellung von Verwirbelungen an einem Flugzeugflügel
Dar­stel­lung von Ver­wir­be­lun­gen an ei­nem Flug­zeug­flü­gel
Bild 3/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Darstellung von Verwirbelungen an einem Flugzeugflügel

Das Bild zeigt ei­nen in­stan­ta­nen Snaps­hot aus der Lar­ge-Ed­dy-Simulation (LES) der Nie­der­druck­tur­bi­nen­kas­ka­de T106D mit ei­ner Reynolds­zahl von 200,000 un­ter dem Ein­fluss in­sta­tio­närer, tur­bu­len­ter Nach­läu­fe. Die LES wur­de durch­ge­führt mit dem Dis­con­ti­nuous-Ga­ler­kin Ver­fah­ren hö­he­rer Ord­nung aus TRACE und die Vi­sua­li­sie­rung mit­tels des Pa­ra­view/Ca­ta­lyst Pro­to­typs rea­li­siert. Dar­ge­stellt sind die tur­bu­len­ten Ska­len des in­stan­ta­nen Strö­mungs­fel­des via Iso­flä­chen des Q-Kri­te­ri­ums (Q=1E8 1/s2).
Visualisierung von Verwirbelungen an einer Turbinenschaufel
Vi­sua­li­sie­rung von Ver­wir­be­lun­gen an ei­ner Tur­bi­nen­schau­fel
Bild 4/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Visualisierung von Verwirbelungen an einer Turbinenschaufel

Die Ab­bil­dung zeigt den Snaps­hot ei­ner ska­len-auf­lö­sen­den Simulation des NA­SA "Com­mon Re­se­arch Mo­del" in ei­ner Hoch­auf­triebs-Kon­fi­gu­ra­ti­on, die mit dem bis­he­ri­gen Stan­dard CFD-Lö­ser für die Au­ßen­ae­ro­dy­na­mik TAU (künf­tig: CO­DA) durch­ge­führt wur­de. Dar­ge­stellt sind die Iso­flä­chen ei­nes gän­gi­gen Wir­bel-De­tek­ti­ons­kri­te­ri­ums (Q-Kri­te­ri­um), die mit der lo­ka­len Mach­zahl ein­ge­färbt sind. Sie er­mög­li­chen ei­ner­seits die vi­su­el­le Be­trach­tung von groß­ska­li­gen Wir­bel­phä­no­me­nen und de­ren In­ter­ak­tio­nen (z.B. im Nach­lauf der Trieb­werks-Gon­del) und an­de­rer­seits die Iden­ti­fi­ka­ti­on und Be­wer­tung von kleins­ka­li­gen tur­bu­len­ten Struk­tu­ren im Rah­men der ska­len-auf­lö­sen­de Simulation.

Herausforderung:

Moderne numerische Simulationen und hochauflösende Sensorsysteme produzieren immer größere Datenmengen. Dabei sind die Datenmengen mittlerweile so groß, dass eine anschließende Analyse nur noch mit sehr hohem Zeit- und Kostenaufwand erfolgt. Ein großes Problem für die effiziente Analyse stellen zum Beispiel die unzureichenden lokalen Ressourcen, der komplizierte oder nicht gegebene Zugang zu den entfernten HPC Systemen, aber auch die Skalierbarkeit der Software-Werkzeuge dar. Durch die fehlende Möglichkeit einer effizienten und effektiven Datenanalyse und Visualisierung findet eine breite Nutzung der generierten „Datenschätze“ daher häufig überhaupt nicht mehr statt.

Visualisierung von Mantelkonvektions-Simulationen
Visualisierung von Mantelkonvektions-Simulationen
Visualisierung und Analyse von aufsteigendem und absteigendem Material im Erdmantel mit der Software CosmoScout VR.

Projektbeschreibung:

Das Ziel des Projekts „VisPlore“ ist der Aufbau einer Datenanalyse- und Visualisierungsplattform. Hierdurch soll eine verteilte Software-Infrastruktur innerhalb des DLR etabliert werden, die eine effiziente Analyse großer wissenschaftlicher Datensätze durch Methoden der interaktiven Visualisierung ermöglicht.

Anwendungsfälle:

  • Hochaufgelöste instationäre Simulationen aus dem Bereich der Flugzeugaerodynamik und/oder der Aerodynamik von Windkraftanlagen
  • Hochaufgelöste instationäre Simulationen einer Turbomaschinenkonfiguration mit periodischen Randbedingungen und Erzeugung von Daten - höherer Ordnung
  • Analyse globaler und regionaler Klima-Chemie-Simulationen über lange Zeiträume
  • Hochaufgelöste instationäre Konvektionssimulationen im Gesteinsmantel und im flüssigen eisenreichen Kern eines Gesteinsplaneten
  • Multi-Sensor-Zeitreihen aus EO-Daten für Hochwasser mit H3

Strategische Einordnung:

Das Projekt „VisPlore“ siedelt sich im Forschungsgebiet „Daten“ an und adressiert die Stoßrichtung „Datenschätze generieren, verwalten und nutzen“ der DLR-Digitalisierungsstrategie.

Zum einen soll die Qualität von Datenschätzen während der Generierung deutlich erhöht werden. Zum anderen wird die Verwaltung der Datenschätze durch eine verteilte Speicherung und einen transparenten Zugriff verbessert. Letztendlich wird die Nutzung dieser Datenschätze durch eine lokale, interaktive Visualisierung und die Anbindung an die Hochleistungs-Infrastruktur überhaupt ermöglicht werden.

Kontakt
  • Markus Flatken
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    In­sti­tut für Soft­wa­re­tech­no­lo­gie
    Lilienthalplatz 7
    38108 Braunschweig
    Kontaktieren

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