Modellkopplung und komplexe Strukturen

Forschungsschwerpunkt am LH2

Ein neuer Schwerpunkt der Arbeiten am LH2 ist die Kopplung von unterschiedlichen Modellkonzepten. Der Bedarf zur Kopplung von Modellen ist vielfältig, wobei zwischen zeitlichen und räumlichen Kopplungskonzepten unterschieden werden kann. Eine zeitliche Kopplung von Modellen ergibt sich z.B. bei sequentieller Kopplung von Modellen unterschiedlicher Komplexität (wenn sich dabei auch die Komplexität der zu Grunde liegenden Prozesse ändert) oder bei einer (teilweisen) Entkopplung von Gleichungen bei schwach gekoppelten Prozessen. Eine räumliche Kopplung von Modellen kann z.B. unterschiedliche Kompartimente im gleichen Modellgebiet umfassen.

Die Anwendungsgebiete sind sehr vielfältig. Ein Beispiel hierfür sind Brennstoffzellen. Die Leistung einer Brennstoffzelle hängt wesentlich von der Sauerstoffversorgung an der Reaktionsschicht ab. In einer PEM-Zelle wird der Sauerstoff durch eine freie Strömung entlang von Gaskanälen zugeführt und muss eine poröse Diffusionsschicht überwinden, um zur Reaktionsschicht zu gelangen. Es ist dahe erforderlich, die Strömung in den verschiedenen Kompartimenten adäquat zu beschreiben, in diesem Fall also im porösen Medium (z.B. als Darcy-Strömung) und im Gasverteiler (freie Strömung, z.B. angenähert als 1D Rohrströmung).
Ähnliche Interaktionen zwischen verschiedenartigen Strömungsfeldern, deren Beschreibung jeweils spezifisch angepasste mathematische Gleichungen erfordert, gibt es z.B. in biologischem Gewebe, wo die Strömung durch Blutgefäße anderen Strömungsgesetzen folgt als die Strömung im Interstitium bzw. Bindegewebe. Die Anwendung gekoppelter Modelle in menschlichem Gewebe ist von großem Interesse, z.B. zur Entwicklung von neuen verbesserten Methoden der Krebstherapie.

Am Forschungsschwerpunkt beteiligte Wissenschaftler:

 

  • Sina Ackermann
  • Katherina Baber
  • Holger Class
  • Mehmet Onur Dogan
  • Karin Erbertseder
  • Thomas Fetzer
  • Bernd Flemisch
  • Christoph Grüninger
  • Rainer Helmig
  • Vishal Arun Jambhekar
  • Timo Koch
  • Tobias Köppl
  • Andreas Lauser
  • Emna Mejri
  • Klaus Mosthaf
  • Insa Neuweiler
  • Steffen Oliver Ochs
  • Iuliu Sorin Pop
  • Maurizio Santini
  • Karen Sophie Schmid
  • Nima Shokri

 

Zugeordnete Forschungsprojekte

Beschreibung Titel
Laufzeit: 01.11.2014 bis 01.11.2017
Abteilung: LH2
Vascular graph model embedded in a bio-tissue to simulate the blood flow and transport processes in realistic vascular networks and vascualar and tumoral growth
Laufzeit: 01.10.2016 bis 31.03.2021
Abteilung: LH2
Upscaling of coupled free-flow and porous-media-flow processes
Laufzeit: 01.01.2007 bis 30.09.2008
Abteilung: LH2
Simulation of multiphase multicomponent processes in hydrophobic diffusion layers of fuel-cells with mixed wettability
Laufzeit: 15.03.2013 bis 31.12.2016
Abteilung: LH2
Modelling and analysis of salt precipitation on evaporation processes in the unsaturated zone
Laufzeit: 01.08.2011 bis 31.07.2016
Abteilung: LH2
Modellierung und Analyse von Fluid-Fluid-Interface-Bewegungen in porösen Medien gekoppelt mit turbulenter freier Strömung
Laufzeit: 01.10.2017 bis 30.09.2020
Abteilung: LH2
Modellierung und Analyse der Kopplung zwischen Strömungen in porösen Medien und turbulenter, freier Strömung mit Anwendung auf Verdunstungsprozesse
Laufzeit: 01.11.2008 bis 28.02.2015
Abteilung: LH2
Modellierung und Analyse der Bewegung von Fluid-Fluid Interfaces in porösen Medien gekoppelt mit einer freien Strömung
Laufzeit: 01.10.2008 bis 30.09.2011
Abteilung: LH2
Mehrphasen- Mehrkomponentenprozesse in Gasdiffusionsschichten von Brennstoffzellen und ihre Wechselwirkungen mit Kanalströmungen
Laufzeit: 01.03.2007 bis 28.02.2010
Abteilung: LH2
Kopplung von Rohrströmungsmodell und Mehrphasenströmung im porösen Medium - Modellierung von Gasmigration durch poröse Medien und eindimensionale Hohlräume
Laufzeit: 01.06.2009 bis 31.05.2014
Abteilung: LH2
Kopplung von Mikro- und Makromodellen für komplexe Strömungs- und Transportprozesse in biologischen Geweben
Laufzeit: 01.04.2013 bis 31.03.2016
Abteilung: LH2
Investigating transfer fluxes induced by turbulent free flow and affected by multiphase processes in porous media
Laufzeit: 01.02.2012 bis 31.12.2015
Abteilung: LH2
Evaporation-driven transport and precipitation of salts in porous media
Laufzeit: 01.11.2008 bis 31.10.2011
Abteilung: LH2
A Systems Biology Approach towards Predictive Cancer Therapy
Partner der Forschungseinheit Systembiologie (FORSYS)