Simulation-Lab

Hardware

Für rechenintensive, computergestützte Anwendungen steht bei der Ingenieurgeologie eine High-Performance Workstation zu Verfügung, die mit zwei Intel Xeon® Prozessoren mit jeweils 4 Kernen (@ 3.6 GHz) und 128 GB Arbeitsspeicher ausgestattet ist. Auf der Workstation stehen zahlreiche Computerprogramme und Softwareanwendungen zur Verfügung, die in Forschung und Lehre zur Lösung von ingenieurgeologischen Fragestellungen eingesetzt werden. Sollte diese Rechenkapazität nich ausreichen, dann haben wir Zugriff auf die High Performance Computing (HPC)  und Clustercomputing Systeme des Steibuch Centre for Computing (SCC) .

Software

• FEFLOW (Finite Element subsurface FLOW system) ist ein Computerprogramm zur Simulation von Grundwasserfluss, sowie Stoff- und Wärmetransport in porösen und geklüfteten Medien. Die Software benutzt Finite Elemente Methoden, um die Differentialgleichungen von Grundwasserfluss in gesättigten und gesättigten Bereichen, sowie Stoff- und Wärmetransport zu lösen. Auch Dichteeffekte in Fluiden und Reaktionskinetik für multi-Komponentensysteme können berücksichtigt werden. In der Ingenieurgeologie wird FEFLOW vor allem im Bereich der oberflächennahen Geothermie eingesetzt, um bspw. den thermisch-hydraulischen Einfluss von Erdwärmesonden oder Aquiferspeichern (ATES) auf das Grundwasser zu quantifizieren.
• SimaPro ermöglicht die systematische Modellierung und Analyse von Lebenszyklen und damit der ganzheitlichen Nachhaltigkeit von Produkten und Dienstleistungen. Damit lassen sich die vielfältigen Umwelteinflüsse von der Gewinnung der Rohmaterialien, über die Verarbeitung und Benutzung, bis hin zur Entsorgung eines Produkts quantifizieren. So können Emissionsschwerpunkte in Versorgungsketten identifiziert, und die Ökobilanz von Produkten optimiert werden. Neben industriellen Produkten können so auch die Umweltfolgen von Technologien zur Energiegewinnung auf ihre Umweltfreundlichkeit und Nachhaltigkeit untersucht werden. Eine Studie am AGW hat so die ökologischen Vorteile der Stromerzeugung mit tiefer Geothermie aufgezeigt (Link: https://doi.org/10.1039/C6EE01043A 
• Irazu: Mit Hilfe der Irazu Software können Verformungs- und Versagensprozesse in Gesteinen unter Berücksichtigung der charakteristischen Eigenschaften und dem Vorhandensein von Diskontinuitäten simuliert werden. Als Grundlage dafür dienen hybride Finite-Diskrete Elemente Methoden (FEMDEM), bei denen konventionelle Kontinuumsmechanik und Diskrete Elemente Methoden miteinander kombiniert werden. So können mit Irazu explizit Bruch- und Fragmentationsprozesse in Geomaterialen abgebildet und dadurch auch komplexe nichtlineare Verhaltensmuster analysiert werden. Um die hohen Anforderungen an Rechenleistung für große Simulationen zu erfüllen, greift Irazu auf die Rechenleistung von Grafikkarten (GPU) zurück. Für diesen Zweck ist die Workstation mit einer Hochleistung-Graphikkarte ausgerüstet.  In der Arbeitsgruppe Ingenieurgeologie wird Irazu in der Lehre in Kursen zur numerischen Modellierung von Hangbewegungen und Projekten im Bereich Felsmechanik eingesetzt.
• Multiphysics Object-Oriented Simulation Environment (MOOSE): MOOSE ist ein objektorientiertes C++ Finite-Elemente-Framework für die Entwicklung eng gekoppelter Multiphysik-Löser vom Idaho National Laboratory. MOOSE verwendet das Paket der nichtlinearen PETSc-Löser und libmesh, um die Finite-Element-Diskretisierung bereitzustellen. Dadurch lassen sich gekoppelte Gleichungssysteme effizient und parallel lösen.