Die Professur stellt sich vor
Forschung und Lehre an der Professur für Strömungsmechanik widmen sich Grundlagenthemen strömender Medien und ausgewählten Anwendungen, die einen sehr weiten Bereich überdecken, von der Aerodynamik bis zu Partikeln in Mikrofluidik. Ziel ist neben dem Streben nach Erkenntnis physikalischer Sachverhalte vor allem die grundlegende Weiterentwicklung von Methoden. Ihre Anwendung zielt auf verbesserte Effizienz und Resilienz von strömungsmechanischen Prozessen beispielsweise bei der Energie- und Stoffumwandlung und der Aerodynamik.
Die Professur für Strömungsmechanik
Die Professur für Strömungsmechanik beschäftigt sich mit Grundlagenuntersuchungen auf zahlreichen Gebieten, sowie Modellierung und Anwendungen in ausgewählten Themenfeldern. An der Professur werden Simulationsmethoden für unterschiedliche Einsatzbereiche entwickelt. Dies betrifft die Simulation turbulenter Strömungen, inklusive Wärmeübertragung, mit Hilfe von statistischen, skalenauflösenden und hybriden Verfahren. Sie werden auf Fragestellungen der Aerodynamik, der Energietechnik und bei Elektromotoren für die E-Mobilität eingesetzt. In der Aerodynamik wird beispielsweise die instationäre Lage eines Verdichtungsstoßes (Buffeting) mit Techniken des Maschinellen Lernens analysiert. Weiterhin werden für Mehrphasenströmungen mit Blasen und Partikeln spezielle hoch effiziente Verfahren konstruiert. Mit diesen Methoden werden auch Dreiphasenströmungen der Flotation zur Rohstoffgewinnung simuliert sowie Partikel in mikrofluidischen Kanälen für die Medizintechnik und Bioverfahrenstechnik. Auch für das aktuelle Thema der Wasserstoffelektrolyse werden numerische Simulationsverfahren entwickelt. Verwandte Diskretisierungsansätze werden für Fluid-Struktur-Kopplung eingesetzt, mit Anwendungen auf aquatische Vegetationsschichten. Diskretisierungsverfahren hoher Ordnung sind ein weiteres Forschungsfeld. Sie nutzen Computerressourcen besser aus und haben großes Anwendungspotential, z. B. bei der Berechnung von Turbomaschinen an der Professur. Im Labor der PSM werden experimentelle Verfahren eingesetzt, um komplexe Mehrphaseneffekte zu analysieren. So dienen beispielsweise Experimente zu kavitierenden Strömungen dem Ziel der Wasserbehandlung, mit Anwendung auf die Beseitigung von Medikamentenrückständen. Als Querschnittsthema wurde in mehreren Projekten das Maschinelle Lernen etabliert, beispielsweise für die Reinigung von Oberflächen.
Die Forschung der Professur zielt darauf ab, durch verbesserte Methoden und vertieftes physikalisches Verständnis die Grundlagen für nachhaltige, ressourcenschonende Verfahren und Prozesse zu erweitern. Dabei werden Grundlagen für Maßnahmen zur Energiewende, zur verbesserten Rohstoffgewinnung und zur Prozesstechnik allgemein entwickelt.
In der Lehre vertritt die Professur für Strömungsmechanik die gesamte Breite des Themas - physikalisch, numerisch und experimentell - angefangen von der Grundlagenvorlesung bis hin zu komplexer Fluid-Struktur-Kopplung. Da fast alle Lehrveranstaltungen mathematische Werkzeuge benutzen, entsteht ein hoher Mehrwert für Studierende, denn diese Methoden sind meist universell und auch in anderen Kontexten einsetzbar, wie z.B. Techniken des Maschinellen Lernens. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des gesamten Lehrstuhls fühlen sich der Ausbildung kompetenter, eigenständig motivierter Studentinnen und Studenten auf internationalem Niveau verpflichtet.