Kompetenzen & Ausstattung

Wie lassen sich Partikeltransport und -abscheidung in Filtern modellieren und simulieren? Wir machen CFD-Simulationen, analysieren die Filterstruktur mittels unseres microCT-Scanners und validieren unsere Simulationsergebnisse an verschiedenen selbst konzipierten und gebauten Partikelprüfständen.

Beispielhafte Themenfelder:

• Ölnebelfiltration
• Innenraumfiltration
• Masken

Wie können wir eine gesunde Innenraumluftqualität durch Lüftung und Filtration erzielen bei guter thermischer Behaglichekeit und mit einem minimalen Energiebedarf? Wir machen Innenraummessungen, Strömungssimulationen und entwickeln echtzeitfähige Rechenmodelle!

Wie lassen sich Emissionen von Kfz im realen Fahrbetrieb mittels PEMS (Portable Emissions Measurement System) in Abhängigkeit von Fahrdynamik, Fahrzeugtyp und Zustand der Abgasnachbehandlung quantifizieren?

Mögliche Messungen:

• PN Partikelanzahl ab 23 bzw. 10 nm
• NO, NO₂, NO_x
• CO
• CO₂ korreliert zum Kraftstoffverbrauch

Wie kann man komplexe physikalische Systeme auf mathematische gut lösbare Problemstellungen abbilden und mit effizienten Lösern simulieren?

• Materialmodelle (Newtonsch, linear-elastisch, viskoelastisch, ... )
• Komplexe-Variablen-Methoden
• Diskretisierungsmethoden (FD, FE, Spektralmethoden)
• Dimensionsreduktion
• Multiphysikalische Probleme

Perspektive: Weiterentwicklung dieser Methoden insbesondere im Hinblick auf Numerik mit komplexen Zahlen

Wie kann man durch Verwendung von Hilfsgrößen (Potentialen) den Bewegungsgleichungen mathematisch günstige Eigenschaften wie Integrabilität verleihen und vereinfachte Gleichungen daraus gewinnen?

• Instationäre Strömungen
• Hydrodynamische Stabilität
• Vereinfachte Implementierung mit krummlinigen Koordinaten

Perspektive: Reduktion strömungsphysikalischer Probleme auf Matrix-Algebren

Wie bewegen sich zwei nicht mischbare Phasen in Abhängigkeit von Kapillar-, Druck-, und Gravitationskräften durch ein poröses Medium?

Wir untersuchen diese hochkomplexen Strömungsphänomene mittels Modellierung und numerischer Simulation, auch unter Berücksichtigung von Transportprozessen und unter nicht-isothermen Bedingungen.

Wie kann man Variationsformulierungen als Alternative zu Bewegungsgleichungen der Fluiddynamik finden, um darauf wiederum hocheffiziente Simulationsmethoden aufzubauen?

• Universelle Symmetrien und Noethertheorem
• Analogie zwischen Fluiddynamik und Quantentheorie
• Einbeziehung von Thermodynamik und Dissipation
• Nichtlineare Akustik

Perspektive: Neuartige Finite-Elemente Methoden