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Das Klima, die Strömungen im Ozean, die strukturelle Dynamik von Flugzeug- und Raumfahrtstrukturen, die Temperaturverteilung in Räumen und Gebäuden und Konzentrationsänderungen in chemischen Reaktoren haben etwas gemeinsam: Sie können durch partielle Differentialgleichungen beschrieben werden. Das Kooperationsprojekt „Vernetzte unendlich-dimensionale Systeme für heterogene Medien“ (INFIDHEM) widmet sich der Analyse, der Steuerung und der Regelung von partiellen Differentialgleichungen sowie der technologischen Anwendung der entwickelten Verfahren.
Das Klima, die Strömungen im Ozean, die strukturelle Dynamik von Flugzeug- und Raumfahrtstrukturen, die Temperaturverteilung in Räumen und Gebäuden und Konzentrationsänderungen in chemischen Reaktoren haben etwas gemeinsam: Sie können durch partielle Differentialgleichungen beschrieben werden. Das Kooperationsprojekt „Vernetzte unendlich-dimensionale Systeme für heterogene Medien“ (INFIDHEM) widmet sich der Analyse, der Steuerung und der Regelung von partiellen Differentialgleichungen sowie der technologischen Anwendung der entwickelten Verfahren. Im März trafen sich die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Deutschland und Frankreich zum Projektstart in Lyon. Die landesübergreifende Forschung wird mit 1,4 Millionen Euro durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und ihr französisches Pendant L'Agence nationale de la recherche (ANR) über eine Laufzeit von drei Jahren gefördert.
Partielle Differentialgleichungen stellen mathematisch dar, wie die örtlichen und zeitlichen Änderungen physikalischer Größen miteinander zusammenhängen. Beispielsweise kann die Temperatur einer Herdplatte in der Fläche unterschiedlich sein. Diese ortsabhängigen Unterschiede bestimmen, wie sich die Temperatur zeitlich entwickelt. Die mathematische Modellierung von Netzwerken heterogener Systeme mit partiellen Differentialgleichungen und innovative Methoden zu deren Analyse, Simulation und gezielten dynamischen Beeinflussung sind die Aufgaben im Projekt INFIDHEM. Ausgangspunkt für die Forschungen bilden sogenannte Port-Hamiltonsche Systeme. Deren vorteilhafte mathematische Struktur soll im Projekt in allen Analyse- und Entwurfsschritten und in den Approximationsverfahren genutzt werden, um möglichst grundlegende methodische Ergebnisse zu erzielen. Dazu wird die Expertise der beteiligten Partnerinnen und Partner aus der Mathematik und den Ingenieurwissenschaften in interdisziplinären Teilprojekten kombiniert.
„Die betrachteten Anwendungen umfassen beispielsweise integrierte, eingebettete Energiewandler, die als Aktoren zur Beeinflussung von „intelligenten“ Schäumen in akustischen Anwendungen zum Einsatz kommen“, erklärt Professor Thomas Meurer vom Fachbereich Regelungstechnik an der Kieler Universität. Des Weiteren werden gekoppelte Transportvorgänge in katalytisch wirkenden Schäumen für verfahrenstechnische Prozesse untersucht. Eine besondere Klasse von heterogenen Systemen ergibt sich außerdem durch die Kopplung von Fluidmechanik und Elastomechanik (Fluid-Struktur-Interaktion) sowie der weiteren Verknüpfung mit der Thermodynamik (Thermo-Fluid-Struktur-Interaktion). „Diese ‚smarten‘ Strukturen mit eingebetteten Aktoren und Sensoren sollen die gezielte Anpassung an sich verändernde Umgebungs- bzw. Umströmungsbedingungen ermöglichen. Damit wollen wir deren optimale Funktionalität gewährleisten. Im Projekt betrifft dies beispielsweise formveränderliche, adaptive Trag- und Steuerflächen für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt oder Wingsails im Segelsport“, ergänzt Meurer.
Die Projektpartnerinnen und -partner
Universität Wuppertal (Prof. Birgit Jacob)
Technische Universität München (Prof. Boris Lohmann)
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (Prof. Thomas Meurer)
École Nationale Supérieure de Mécanique Microtechniques (Prof. Yann Le Gorrec)
Université Claude Bernard Lyon 1 (Prof. Bernhard Maschke)
École Nationale Supérieure de l’Aéronautique et de l’Espace (Prof. Denis Matignon)
Weitere Informationen zum INFIDHEM-Projekt:
http://websites.isae.fr/infidhem
Ein Foto steht zum Download bereit:
http://www.uni-kiel.de/download/pm/2017/2017-069-1.jpg
Die Kick-Off-Veranstaltung des INFIDHEM-Projekts fand im März in Lyon statt.
Im Bild: Projektpartnerinnen und -partner sowie Teilnehmende der Kick-Off-Veranstaltung.
Foto/Copyright: Bernhard Maschke
http://www.uni-kiel.de/download/pm/2017/2017-069-2.png
Die Graphik zeigt das Geschwindigkeitsfeld einer umströmten Tragfläche zu einem festen Zeitpunkt. Dargestellt wird das Feld mit dem in der Simulation genutzten Diskretisierungsgitter.
Foto/Copyright: Julian Andrej
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Presse, Kommunikation und Marketing, Dr. Boris Pawlowski, Redaktion: Claudia Eulitz
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http://www.uni-kiel.de/pressemeldungen/index.php?pmid=2017-069-dynamische-system...
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Mathematics, Mechanical engineering
transregional, national
Cooperation agreements, Research projects
German
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