Die Forschungsgruppe erarbeitet numerische Verfahren für
Systeme von partiellen Differentialgleichungen
und Algebro-Differentialgleichungen,
analysiert diese Methoden und wendet sie auf relevante Fragestellungen
der Praxis an. Dabei sind die Forschungen naturgemäß langfristig angelegt.
Besondere Bedeutung kommt der Entwicklung und Implementierung
numerischer Software zu. Hier stellt die Forschungsgruppe moderne und
effiziente Werkzeuge bereit.
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The group develops numerical procedures for systems of partial differential
equations
and differential-algebraic equations,
analyzes these methods, and applies
them to practical problems of interest. The research projects are,
by their nature,
long-term studies. Of particular importance is the development and
implementation of
numerical software, to which the group creates and provides modern and efficient
tools.
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Die Methoden bewähren sich bei konkreten Anwendungen in Projekten mit
Partnern aus der Industrie und experimenteller Forschung. Diese Kontakte
wiederum stimulieren weitere mathematisch-numerische Forschungen.
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The methods are applied to real-world problems in collaborative
projects with partners from industry and experimental research. These
contacts in turn stimulate further mathematics-based numerical research.
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Die thematischen Schwerpunkte waren:
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The main research topics were:
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- Numerische Verfahren und Softwarekomponenten für die Lösung
von Systemen partieller Differentialgleichungen,
- Simulation von Höchstfrequenzschaltungen,
- Statische und dynamische Simulation verfahrenstechnischer
Prozesse.
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- Numerical procedures and software modules for the solution of
systems of partial
differential equations;
- Simulation of high-frequency circuits;
- Stationary and dynamic simulation in process engineering.
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Ein Schwerpunkt der Arbeiten in der Forschungsgruppe im Jahre 2003 war
die Überarbeitung des Designs der Toolbox pdelib zur numerischen
Lösung partieller Differentialgleichungen.
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The new design of the toolbox for solving partial differential equations
pdelib2 was one of the objectives the group focused on.
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pdelib2 ist als nochmals verbesserte Brücke zwischen neuen algorithmischen Entwicklungen und deren effizienter Implementierung
innerhalb und außerhalb des WIAS und Anwendungen gedacht.
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pdelib2 is designed to bridge the gap between new algorithmic developments and
their fast and efficient implementation inside and outside WIAS.
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pdelib2 bietet
Programmierschnittstellen zu Geometriebeschreibung, Gittergenerierung,
paralleler Assemblierung, Lösungsverfahren für lineare und
nichtlineare Probleme, sowie interaktiver Visualisierung, welche es dem Nutzer
erlauben sollen, sich auf den problemspezifischen Code zu
konzentrieren.
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pdelib2 offers interfaces to describe geometries, generate grids, assemble
functions and Jacobian matrices in parallel, and solution procedures for
linear and nonlinear equations. Together with the interactive visualization
possibilities pdelib2 will allow the user to stay focused on her or his special
application code.
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Neue Features sind u. a.
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New features:
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- Cache-Effizienz und Parallelisierung für Shared-Memory-Architekturen
auf der Basis
spezieller Gitterpartitionierungen,
- Einbindung der Gittergeneratoren triangle (2D, J. R. Shewchuk,
University of California, Berkeley)
und TetGen (H. Si, WIAS Berlin),
- Basis-Datenstruktur für alle algorithmisch relevanten Objekte
sind ein- oder zweidimensionale Felder. Damit lassen sich alle diese
Objekte aus verschiedenen Programmiersprachen ansprechen.
- Ein großer Teil der Programmierschnittstellen ist sowohl in C
als auch in der Extensionssprache Lua vorhanden, um eine einfache
Problembeschreibung mittels einer Skriptsprache zu ermöglichen.
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- Improved cache efficiency and portable parallelization for shared memory
architectures using special grid partitioning and coloring algorithms;
- Integration of grid generators: triangle (2D, J.R. Shewchuk,
University of California, Berkeley),
TetGen (H. Si, WIAS Berlin);
- Multilingual support, the basic data structures for all objects relevant for
any algorithm are one- or two-dimensional arrays, that guaranties freedom
of choice for programming languages per algorithm;
- A large fraction of the interfaces is defined in C and the extension language
Lua, to make problem description easily possible by using a scripting
language.
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In der Forschungsgruppe werden zudem die folgenden institutsweiten
Querschnittsaufgaben bearbeitet:
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In addition, the group works on the following cross-sectional tasks:
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- Aktive Unterstützung anderer Gruppen bei der numerischen
Umsetzung von Projekten mit
pdelib, z. B.
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- Active support for other groups in converting mathematical problems
to forms compatible with
pdelib, e.g.,
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- Numerische Simulation und Optimierung der Züchtung von
SiC-Einkristallen durch Sublimation aus der Gasphase
(siehe S. ),
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- Numerical simulation and optimization of SiC single crystal
growth by sublimation from the gas phase
(see page );
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- Spannungsanalyse in einer dünnen Wafer-Platte,
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- Stress analysis of a thin wafer plate;
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- Optimierung diffraktiver Strukturen und Rekonstruktionsmethoden
für stark schlechtgestellte Probleme
(siehe Seite ).
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- Optimization of diffractive structures and reconstruction
methods for severely ill-posed problems
(see page ).
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- Entwicklung spezieller Moduln und Features für pdelib,
allgemeine Beratung in numerischen Fragen,
- Gittergenerierung,
- Visualisierung.
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- Development of special modules and features for pdelib,
general advice for questions on numerical issues;
- Grid generation;
- Visualization.
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