Multiskalenmodellierung und Optimierung (DFG-Heisenberg-Programm)

Bewegungen mit verschieden Größenordnungen werden traditionell in unterschiedlichen Disziplinen behandelt. Dies wird in der Erforschung von Fluid-Strömungen und Wärmetransport deutlich: "Molekulardynamik" befasst sich mit der mikroscopischen Bewegung von Fluid-Atomen und -Molekülen; Kontinuierliche Fluide, die aus einer großen Menge an Atomen und Molekülen bestehen, werden in der "Fluidmechanik" behandelt; Das Verhalten von Strömungen und Wärmeübergängen innerhalb großer Systeme, wie z.B. innerhalb einer Gasturbine, wird gewöhnlich mit "Werkzeugen" aus der "Thermodynamik" bewertet. Allerdings reicht eine einzelne der oben genannten Disziplinen häufig nicht aus um reale Problemstellungen in der Industrie zu beschreiben, da auf der einen Seite makroskopische Modelle häufig zu ungenau, und auf der anderen Seite mikroskopische Modelle für reale Problemstellungen rechnerisch zu aufwendig sind. Eine interdisziplinäre Untersuchung, die eine Betrachtung der unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Größenordnungen umfasst, ist daher notwendig, um industrielle Problemstellungen akkurat zu lösen.

 Unser Forschungsfeld befindet sich an der Oberfläche von unterschiedlichen Größenordnungen, zum Beispiel der "Strömungsmechanik" (kleinskalig) und der "Thermodynamik" (großskalig). Das Ziel unserer Forschung ist es, die Untersuchungen aus den unterschiedliche Disziplinen zu verbinden. Besondere Aufmerksamkeit liegt dabei auf der Modellierung und Optimierung von Problemstellungen in diversen Strömungen und dem Stoff- und Wärmetransport. Mithilfe der mikroskopischen Analyse versuchen wir die physikalischen Vorgänge besser zu verstehen. Die Erkenntnisse aus den fundamentalen Analysen werden dann genutzt, um die Genauigkeit der makroskopischen Modelle zu verbessern und sie somit zu nutzen, um ingenieurwissenschaftliche Problemstellungen zu lösen.

 

 Unser Forschungsfeld umfasst:

                 -Turbulenz Modellierung

                -Strömungen in porösen Medien und Wärmespeicherung

                -Bio-Fluid Mechanik

                -Simulation und Minimierung von Verlusten in Gasturbinen

                -Blasenströmungen

Die in unseren Forschungen genutzten Methoden sind:

                 -Finite Volumen Methode (FVM)

                -Lattice Boltzmann Methode (LBM)

                -Zweiter Hauptsatz Analyse

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