Fischer, K: GPU Computing mesoskopischer Vielteilchensysteme

Die Modellierung physikalischer Systeme mit Partikelmethoden hat sich in den letzten Jahrzehnten für eine Vielzahl an Anwendungsgebieten bewährt. Je nach untersuchter Problemstellung bzw. betrachtetem Medium sind dabei sehr unterschiedliche Partikelmethoden entwickelt worden. Diese Modelle bilden jedoch aufgrund ihrer Anwendungsgebiete zum überwiegenden Teil nicht die thermodynamischen Freiheitsgrade ab. Für eine Vielzahl an Problemen wie die Untersuchung von Phasenübergängen, Massivumformprozessen oder aber der Vorgänge in der Reibgrenzschicht ist die thermodynamisch korrekte Abbildung unverzichtbar. Eine spezielle Partikelmethode, die für diese Problematik entwickelt wurde, ist die mesoskopische Vielteilchenmethode. Diese führt innere Partikelvariablen als neue Zustandsgrößen des Partikelsystems ein und erlaubt dadurch eine Trennung mechanischer und thermischer Energien auf der gewählten mesoskopischen Diskretisierungsskala. Die mesoskopische Vielteilchentheorie ermöglicht neben einer Beschreibung der lokalen Wärmegenerierung auch die Berücksichtigung von Wärmeleitung und Wärmeabgabe gemäß der makroskopischen Gesetzmäßigkeiten.In dieser Arbeit werden die Motivation und die Grundlagen der mesoskopischen Vielteilchenmethode vorgestellt und das resultierende Modell für ein ausgewähltes Anwendungsgebiet erweitert. Ein potenzielles Einsatzgebiet für Partikelmethoden ist die Simulation von Massivumformprozessen, wodurch aufgrund der führenden Stellung der deutschen Massivumformindustrie die praktische Relevanz der mesoskopischen Vielteilchenmodellierung unterstrichen wird. Für dieses ausgewählte Anwendungsgebiet wird untersucht, inwieweit eine Modellierung solcher Prozesse mit Partikelmethoden möglich ist, bzw. ob für ein ausgewähltes Beispiel das reale Verhalten korrekt abgebildet werden kann. Anhand der Modellierung