Themen & Projekte
Die Professuren des Department of Engineering Physics and Computation forschen an den verschiedensten physikalischen Grundlagen. Auf dieser Seite präsentieren sie eine Auswahl von besonderen Forschungsthemen aus dem Department. Weitere Forschungsprojekte stellen die Professuren auf ihren Webseiten vor.
VAMOR
Vibro-Acoustic Model Order Reduction
VAMOR trägt zu einer nachhaltigeren und leiseren Zukunft in Europa bei. Lärmbelastung ist ein Hauptfaktor für die Beeinträchtigung der Lebensqualität. Lärmschutzmaßnahmen führen oft zu mehr Masse und/oder Volumen, was die Nachhaltigkeit beeinträchtigt, z.B. durch schwerere Fahrzeuge. Um nachhaltigere und akustisch optimale Produkte zu erreichen, muss die vibroakustische Gestaltung bereits in der Designphase berücksichtigt werden. Zudem kann die Produkt-Nachhaltigkeit durch die Auswertung von Schallinformationen verbessert werden, um potenzielle Probleme zu erkennen. Eine effiziente physikbasierte Schallmodellierung ist dafür entscheidend, um optimierte und nachhaltige akustische Profile zu schaffen sowie erschwingliche digitale Zwillinge für Echtzeitüberwachung zu ermöglichen. VAMOR zielt darauf ab, Doktoranden hochrangige Fähigkeiten in effizienter vibroakustischer Modellierung zu vermitteln, um eine leisere und nachhaltigere Umwelt zu fördern. Das Konsortium von VAMOR vereint führende akademische Institutionen und industrielle Partner, um neue Werkzeuge für die Simulation von Lärm und Vibration zu entwickeln und den akustischen Komfort von Produkten zu verbessern.
Weitere Forschungsprojekte des Lehrstuhls für Akustik mobiler Systeme
Prädiktive Computersimulation von Koronararterien
Auf dem Weg zu einer personalisierten Risikostratifizierung für In-Stent-Restenose nach Angioplastie mit Stentimplantation
Das Ziel dieses Projekts ist es, fortgeschrittene biomechanische Simulationen im klinischen Kontext einzusetzen, um eine der Hauptkomplikationen nach der Behandlung stenotischer Koronararterien mittels Angioplastie und Stentimplantation anzugehen: die In-Stent-Restenose. Durch maßgeschneiderte Computermodelle, die aus patientenspezifischen medizinischen Daten abgeleitet werden, sollen die lokale Exposition des arteriellen Gewebes gegenüber mechanischen Belastungen vor, während und nach der Behandlung sowie die Interaktion zwischen den medizinischen Geräten und dem biologischen Gewebe aufgezeigt werden. Das Ziel ist es, neue Informationen über die Entwicklung der In-Stent-Restenose zu gewinnen und dieses Wissen zur Unterstützung der Behandlungsplanung einzusetzen, um das bestmögliche Ergebnis für Patienten mit koronarer Herzkrankheit zu erzielen.
Weitere Forschungsprojekte des Lehrstuhl für Numerische Mechanik
Kistallkornwachstum mit Peridynamik
Konventionelle Methoden wie die Finite-Elemente-Methode (FEM) für die Festkörpermechanik und die Strömungsdynamik stoßen an scharfen Kanten und beim Auftreten von Rissen und sehr großen Verformungen an natürliche Grenzen. Partikelmethoden wie die Peridynamik (PD) und verwandte Ansätze sind netzfreie Methoden und haben diese Einschränkungen nicht. Eine Anwendung ist die additive Fertigung (Selektives Laserschmelzen), bei der ein einheitlicher Ansatz für Thermodynamik, Festkörpermechanik und Kristallkornwachstum verwendet werden kann.
Weitere Forschungsprojekte der Professur für Mechanik auf Höchstleistungsrechnern
Deep Learning in der Molekulardynamik
Im Rahmen des Projekts werden neuartige Methoden entwickelt um Simulationen in der Molekulardynamik bezüglich der Vorhersagegenauigkeit und des Rechenaufwands zu verbessern. Um dies zu erreichen, werden Mehrkörperpotentiale und durch Deep Learning parametrisierte Ersatzmodelle verwendet.
Weitere Forschungsprojekte der Professur für Multiscale Modeling of Fluid Materials
Trajektorienplanung und -regelung von autonomen Rennfahrzeugen
Der Lehrstuhl für Regelungstechnik arbeitet an neuartigen Konzepten zur Trajektorienplanung und -regelung von autonomen Rennfahrzeugen mit einem besonderen Augenmerk auf das Interaktionsbewusstsein. In Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik wird die Gesamtsoftware entwickelt und sowohl simulativ als auch experimentell erprobt. Im Rahmen der Rennserien „Indy Autonomous Challenge“ und „Autonomous Challenge@CES“ konnten bereits Überholvorgänge mit Geschwindigkeiten von bis zu 266 km/h erfolgreich durchgeführt werden.
Weitere Forschungsprojekte des Lehrstuhls für Regelungstechnik
In-situ-Messtechniken zur Untersuchung der chemischen und thermodynamischen Lebenszykluseigenschaften von Salzschmelzen und des Korrosionsschutzes für thermische Energiespeicher
Die Entwicklung erneuerbarer Energiequellen und die Optimierung von Energiespeichertechnologien sind wichtige Forschungsthemen für eine nachhaltige Entwicklung. Thermische Energiespeicherung eignet sich gut zur Speicherung überschüssiger Energie. Die Forschung konzentriert sich auf sensible Wärmespeicherung, bei der Energie durch Erhöhen der Temperatur eines Mediums gespeichert wird. Wenn Thermische Energiespeicherung mit einem konzentrierten Solarthermiekraftwerk gekoppelt ist, kann tagsüber absorbierte Wärmeenergie auch zur nächtlichen Stromerzeugung genutzt werden. Das Hauptziel der Forschung ist es, die chemischen und thermodynamischen Eigenschaften von Schmelzsalz-Wärmespeicherflüssigkeiten im gesamten Lebenszyklus besser zu verstehen, um Strategien zur Verhinderung von Korrosion zu etablieren. Es ist geplant, eine umfassende Methode zu entwickeln, um Schlüsseleigenschaften in Wärmespeicherflüssigkeiten leicht, effizient und genau zu erkennen. Diese Methode bietet theoretische Unterstützung und Validierung auf Laborniveau für industrielle Energiespeicheranwendungen.
Wie lassen sich Instabilitäten dämpfen, die den Betrieb sauberer Gasturbinen behindern?
Emissionsarme Gasturbinen sind als lastfolgebetriebene Kraftwerke Teil der Energiewende. Die Reduktion der Schadstoffe wird hierbei durch magere Brennstroff-Luft-Gemische oder durch das Ersetzen von kohlenwasserstoffbasierten Brennstoffen durch Wasserstoff erreicht. Zeitgleich auftretende instabile physikalischer Mechanismen wirken der Emissionsminderung allerdings entgegen und können zudem zu einem Strukturversagen in der Gasturbine führen. Unter Verwendung von linearisierten reaktiven Strömungmodellen widmen wir uns dieser Herausforderung an der Professur für Thermofluiddynamik, in Zusammenarbeit mit der TU Berlin und dem ReACH Projekt (EuroTech) an der École Polytechnique in Frankreich.
Weitere Forschungsprojekte der Professur für Thermofluiddynamik