Kurzfassung

Vielteilchensimulationen mit der Grafikkarte

Adrian Lenkeit

zur Arbeit

Ziel meiner Jugend-forscht-Arbeit ist es Programme anzufertigen, welche mir Simulationen von Vielteilchensystemen erlauben. Der Vorteil solcher Programme besteht darin, dass Simulationen in der Grundlagenforschung und in der Wirtschaft viel Zeit und Geld sparen können. Ich entschied mich dafür die Grafikkarte als Recheneinheit einzusetzen und schrieb meine Programme in C++. Mein erstes Ziel war es Galaxienkollisionen zu simulieren. Nachdem alle anfängliche Probleme behoben waren, war es mir möglich Galaxienkollisionen im zwei- und dreidimensionalen Raum nachzustellen. Meine Ergebnisse decken sich gut mit den Beobachtungen der Astrophysiker. Weiterhin schrieb ich unter der Verwendung des Lennard-Jones-Potenzials Simulationen für Festkörper, Flüssigkeiten und Gase, an denen ich verschiedene numerische Integratoren austestete. Diese und die Galaxien-Simulationen konnte ich im Rahmen meiner Arbeit zunehmend optimieren. Bei der Simulation von Wassermolekülen stieß ich an die Grenzen meines Simulationsverfahrens mit dem Lennard-Jones-Potential, da dieses keine quantenphysikalischen Aspekte berücksichtigt. Interessante Ergebnisse erzielte ich jedoch im Bereich der Nanofluidik. Hier zeigte sich ein deutlicher Unterschied zwischen der makroskopischen Welt und der Nanowelt. Auch entwickelte ich Bauteile zur Flüssigkeitssteuerung in der Nanowelt, die für die Realisierung von neuen Geräten herangezogen werden können.

Miniforschung - St. Michael-Gymnasium Bad Münstereifel