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Prof. Dr. Wolfgang Karl

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76131 Karlsruhe
Deutschland

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Projekte

Beschleunigung einer Flachwassersimulation für den operationellen Einsatz

Flachwassersimulationen werden eingesetzt um den Wasserfluss in einem 3-dimensionalen Gelände zu berechnen. Solche Simulationen liefern wichtige Informationen um die Gefahren von Überflutungen, ausgelöst z.B. durch einen Dammbruch, besser abzuschätzen. Die numerischen Modelle dieser Art sind bereits seit mehreren Jahren bekannt und die zugehörigen Implementierungen der Zeit entsprechend für serielle Ausführung optimiert.

Zur Beschleunigung des Verfahrens sollen in Zukunft zum einen die Stärken moderner heterogener Parallelsysteme ausgenutzt werden und zum anderen auch Verbesserungen an der Simulationsberechnung selbst vorgenommen werden. Teil dieser Verbesserungen sind situationsabhängige Vereinfachungen des Gitters und der Simulationsgleichungen zur Reduktion der Arbeitslast bei nur geringem oder keinem Verlust der Genauigkeit. Eine besondere Herausforderung stellen in diesem Projekt die harten Zeitschranken für die Berechnung der Simulation dar: da die Ergebnisse zur rechtzeitigen Einleitung von Gegenmaßnahmen benötigt werden und die Berechnungsdauer aufgrund der Dynamik der Rechenlast aber im Voraus nicht genau bestimmt werden kann, müssen neue Methoden zur Abschätzung der Rechenzeit, z.B. aus dem Bereich der intelligenten Datenanalyse (IDA), gefunden werden um Ergebnisse möglichst genau innerhalb der vorgegebenen Zeit zu berechnen.



Für die Durchführung des Projekts in Zusammenarbeit mit dem Institut für Wasser und Gewässerentwicklung sind wir noch auf der Suche nach motivierten Studenten, z.B. für Abschlussarbeiten als auch HiWi-Jobs.

Stichworte zu möglichen Aufgaben: adaptive Gitter, Navier-Stokes, Echtzeit, Parallelisierung, Vektorisierung, OpenCL, CUDA, OpenMP, IDA, Hardware-Abstraktion

Kontakt: Thomas Becker