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Näherungsformeln für Spill Plumes in Atrien variabler Größe. / Titelei/Inhaltsverzeichnis
Näherungsformeln für Spill Plumes in Atrien variabler Größe. / Titelei/Inhaltsverzeichnis
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I–11
Titelei/Inhaltsverzeichnis
I–11
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12–20
1 Zweck und Ziel der Arbeit
12–20
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1.1 Einführung in die Problemstellung
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1.2 Verwendung von Brand- und Rauchsimulationsrechnungen
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1.3 Abgrenzung zu alternativen Fragestellungen
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1.4 Zusammenfassung der Forschungsziele
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1.5 Vorgehensweise
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21–33
2 Stand des Wissens und der Technik
21–33
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2.1 Einführung in die Modellbildung
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2.2 Lufteinmischung in einen freien linienförmigen Brandherd
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2.3 Die „BRE Spill-Plume-Methode“ für den Überlaufplume
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2.4 Alternative Berechnungsansätze
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2.4.1 Law [30] (1986)
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2.4.2 Thomas [12] (1987)
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2.4.3 Law [33] (1995)
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2.4.4 Poreh [11] (1998)
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2.4.5 Thomas et. al. [35] (1998)
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2.4.6 Harrison und Spearpoint [5] (2008)
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2.4.7 Ko et. al. [9] (2008)
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2.4.8 NFPA 92B [36] (2009)
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2.4.9 Harrison und Spearpoint [37] (2010)
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34–87
Teil A / Numerische Brand- und Rauchsimulation unter Verwendung von GPU-Prozessortechnologie
34–87
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3 Einführung in die GPU-Technologie
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3.1 Grundlagen der GPU-Technik
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3.2 Hardware im GPGPU-Bereich
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3.3 Überblick über das CUDA-Programmiermodell
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4 Entwicklung einer GPU-Version für den Fire Dynamics Simulator (FDS)
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4.1 Die Software „Fire Dynamics Simulator (FDS)“
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4.2 Paralleles Rechnen mit FDS (Version 5.4)
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4.3 Überblick über die neue GPU-Version
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4.3.1 Beschreibung des Programm-Modells
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4.3.2 Arithmetic Intensity Problem
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4.3.3 Rechengenauigkeit
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4.3.4 Ein- und Mehrnetzrechnungen
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4.4 Programmtechnische Umsetzung
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4.4.1 Parallelisierungsschema
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4.4.2 Neuordnung von Speicherbereichen
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4.4.3 Parallele Reduktion (parallel reduction)
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4.4.4 Dokumentation neuer Eingabeparameter
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4.4.5 Versionsänderungen
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4.5 Parallelisierung der Algorithmen zum Strahlungswärmetransport
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4.5.1 Grundlagen des Wärmetransports über Strahlung
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4.5.2 Numerische Lösung der Transportgleichung mit der Finite-Volumen-Methode (FV-Methode)
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4.5.3 Modellierung des Strahlungswärmetransports in FDS
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4.5.4 Möglichkeiten zur Parallelisierung der Finite-Volumen-Methode
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4.5.4.1 Angular Decomposition Parallelization (ADP-Verfahren)
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4.5.4.2 Spatial Domain Decomposition Parallelization (DDP-Verfahren)
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4.5.4.3 Der KBA-Algorithmus für orthogonale Netze
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4.5.5 Anpassung des KBA-Verfahrens an GPU-Systeme
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4.5.6 Implementierung des KBA-Verfahrens in FDS
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4.5.7 Zusammenfassung
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4.6 Entwicklung eines Profilers
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5 Verifikation und Performance
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5.1 Verifikation im Diagnosemodus (diagnostic mode)
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5.2 Beispiel 1: Isothermer Freistrahl
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5.2.1 Theoretische und experimentelle Grundlagen
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5.2.2 Zusammenfassung bisheriger Untersuchungen
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5.2.3 Verifizierung der GPU-Version
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5.2.4 Rechenleistung / Performance
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5.2.5 Zusammenfassung
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5.3 Beispiel 2: Strahlung in einer Box
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5.3.1 Theoretische Grundlagen
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5.3.2 Verifizierung der GPU-Version
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5.3.3 Rechenleistung / Performance
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88–119
Teil B / Simulation von Spill Plumes in Atrien
88–119
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6 Numerische Simulation von Spill Plumes in Atrien
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6.1 Zusammenfassung der Versuche nach Harrison [10] und [4]
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6.1.1 Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung
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6.1.2 Ergebnisse aus den Versuchsreihen
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6.1.3 Diskussion der Ergebnisse
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6.2 Beschreibung des Computermodells
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6.2.1 Anordnung von virtuellen Messfühlern
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6.2.2 Vorlaufzeiten für die stationäre Problemstellung
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6.3 Modellvalidierung: Strömung am Überlaufrand
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6.3.1 Zusammenfassung der Berechnungsergebnisse
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6.3.2 Diskussion der Ergebnisse
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6.4 Modellvalidierung: Massenstrom im aufsteigenden Plume (ohne Atrium)
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6.4.1 Zusammenfassung der Berechnungsergebnisse
Details
6.4.2 Diskussion der Ergebnisse
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6.5 Modellvalidierung: Massenstrom im aufsteigenden Plume (mit Atrium)
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6.5.1 Zusammenfassung der Berechnungsergebnisse
Details
6.5.2 Diskussion der Ergebnisse
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6.6 Parameterstudie: Massenstrom im aufsteigenden Plume (ohne Atrium)
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6.6.1 Zusammenfassung der Berechnungsergebnisse
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6.6.2 Entwicklung einer Näherungsformel für den freien Plume
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6.7 Parameterstudie: Massenstrom im aufsteigenden Plume (mit Atrium)
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6.7.1 Zusammenfassung der Berechnungsergebnisse
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6.7.2 Entwicklung einer Näherungsformel für die Masseneinmischung
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6.7.3 Bewertung der bestehenden Näherungsformeln
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7 Zusammenfassung und Ausblick
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7.1 Einsatz der GPU-Prozessortechnologie in der Brand- und Rauchsimulation
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7.2 Entwicklung von Näherungsformeln für den Massenstrom im Überlaufplume innerhalb von Atrien
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120–126
Literaturverzeichnis
120–126
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127–136
Anlagenteil A / Grundlagen paralleler Rechentechnik
127–136
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A.1 Flynnsche Klassifizierung für Parallelrechner
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A.2 Parallelrechner mit gemeinsamen oder verteiltem Speicher
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A.3 ECC-Fehlerschutz für den Hauptspeicher
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A.4 Explizite und implizite Parallelisierung
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A.5 Parallele Effizienz und Leistungssteigerung (SpeedUp)
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A.6 Die Programmiermodelle MPI und OpenMP
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137–140
Anlagenteil B / Beispielrechnung zur BRE Spill-Plume-Methode
137–140
Details
141–144
Anlagenteil C / Auszug aus dem Quelltext zum Multi-Wellenfrontalgorithmus
141–144
Details
145–151
Anlagenteil D / Beispiele zur Verifi zierung der GPU-Version
145–151
Details
D.1 Isothermer Freistrahl ohne Vorströmung (Modellgeometrie A)
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D.2 Isothermer Freistrahl mit Vorströmung (Modellgeometrie B)
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152–
Anlagenteil E / Parameterstudie zu Spill Plumes in Atrien
152–
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Näherungsformeln für Spill Plumes in Atrien variabler Größe. , page I - 11
Titelei/Inhaltsverzeichnis
Autoren
Hendrik C. Belaschk
DOI
doi.org/10.51202/9783816786993-I
ISBN print: 978-3-8167-8679-5
ISBN online: 978-3-8167-8699-3
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