(GRS 469) Ausbau und Modernisierung der numerischen Verfahren in den Systemcodes ATHLET, ATHLET-CD, COCOSYS und ASTEC

Autor: 
T. Steinhoff, V. Jacht
Jahr: 
2017

Allen im Titel des Vorhabens genannten Systemcodes ist es gemein, dass die simulierten Prozesse zu nukleartechnischen Störfällen verschiedener Art und Ausdehnung auf mathematischer Ebene durch partielle Differentialgleichungen repräsentiert werden. Mittels einer räumlichen Diskretisierung transformieren sich diese zu einem System gewöhnlicher Differentialgleichungen, die dann zur Laufzeit der Codes approximativ durch Anwendung entsprechender numerischer Methoden gelöst werden. Hierbei kommen zum Teil Algorithmen- und Datenstrukturen zum Einsatz, welche vor mehreren Dekaden implementiert wurden.

Da die betrachteten Differentialgleichungen steif sind, bedarf es einer (semi-)implizitenBehandlung, was wiederum die Notwendigkeit generiert, lineare Gleichungssysteme lösen zu müssen. Diese involvieren die Jacobimatrix zur rechten Seite des Systems von Differentialgleichungen, welche mitunter groß und in diesem Kontext stets dünnbesetzt ist.