{"id":10667,"date":"2015-10-12T16:56:32","date_gmt":"2015-10-12T14:56:32","guid":{"rendered":"http:\/\/www.h-its.org\/?p=10667"},"modified":"2019-10-22T13:05:03","modified_gmt":"2019-10-22T11:05:03","slug":"auszeichnung-fur-paper-zur-simulation-von-stromungsvorgangen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2015\/10\/12\/auszeichnung-fur-paper-zur-simulation-von-stromungsvorgangen\/","title":{"rendered":"Auszeichnung f\u00fcr Paper zur Simulation von Str\u00f6mungsvorg\u00e4ngen"},"content":{"rendered":"\n

Forschungsver\u00f6ffentlichung aus der angewandten Mathematik von der Fachgesellschaft SIAM gew\u00fcrdigt<\/strong><\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr eine wissenschaftliche Arbeit \u00fcber die computergest\u00fctzte Simulation von Str\u00f6mungsvorg\u00e4ngen, die im vergangenen Jahr in einer der f\u00fcnf Fachzeitschriften der Society for Industrial and Applied Mathematics (SIAM) erschienen ist, haben die Autoren eine der h\u00f6chstm\u00f6glichen Auszeichnungen auf dem Gebiet der angewandten Mathematik erhalten: Unter den SIAM-Ver\u00f6ffentlichungen wurde das Heidelberger Paper als der Beitrag ausgew\u00e4hlt, der sich durch hervorragende Forschungserkenntnisse von besonderer allgemeiner Bedeutung ausweist. Die zugrundeliegenden Arbeiten wurden am Interdisziplin\u00e4ren Zentrum f\u00fcr Wissenschaftliches Rechnen (IWR) der Universit\u00e4t Heidelberg und am Heidelberger Institut f\u00fcr Theoretische Studien (HITS) gemeinsam mit franz\u00f6sischen Wissenschaftlern durchgef\u00fchrt. Im Rahmen des sogenannten SIGEST-Programms erf\u00e4hrt jedes Jahr nur eine Ver\u00f6ffentlichung diese W\u00fcrdigung durch die Fachgesellschaft SIAM.<\/p>\n\n\n\n

Die computergest\u00fctzte Simulation von sogenannten periodischen Str\u00f6mungsvorg\u00e4ngen ist ein zentrales Element, um den \u00dcbergang von laminaren zu turbulenten oder chaotischen Str\u00f6mungen zu verstehen. Dabei verwandelt sich eine gleichm\u00e4\u00dfige, wohlgeordnete Bewegung von Fl\u00fcssigkeiten oder Gasen in eine Str\u00f6mung mit sichtbaren Turbulenzen. Die Verwirbelungen in der \u00dcbergangsphase k\u00f6nnen mit blo\u00dfem Auge zum Beispiel an Br\u00fcckenpfeilern beobachtet werden, die in einen Fluss ragen. Nach den Worten von Prof. Dr. Vincent Heuveline sind periodische Str\u00f6mungsmuster allgemein sehr komplex. F\u00fcr die Modellierung muss eine Vielzahl von Parametern ber\u00fccksichtigt werden, die sich nur mit einer gewissen Unsicherheit, etwa durch Messungenauigkeiten, ermitteln lassen. \u201eIhre Berechnung wurde im Bereich der angewandten Mathematik immer wieder als ,Grand Challenge\u2018, als gro\u00dfe Herausforderung, bezeichnet\u201c, so Prof. Heuveline, der Forschungsgruppenleiter am IWR ist und zugleich eine assoziierte Gruppe am HITS leitet. \u201eGrunds\u00e4tzlich war lange Zeit nicht klar, ob die Dynamik solcher L\u00f6sungen \u00fcberhaupt mathematisch modelliert werden kann.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Den Wissenschaftlern ist es nun gelungen, dieses Problem mit Hilfe von Ans\u00e4tzen aus der Optimierung, der Numerik und der Stochastik zu l\u00f6sen. Dabei wurde die Suche nach optimalen Parametern eines komplexen Systems und die Entwicklung neuer Algorithmen f\u00fcr kontinuierliche mathematische Probleme zusammengef\u00fchrt mit stochastischen Methoden, die Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik verbinden. So entwickelte das deutsch-franz\u00f6sische Forscherteam ein neues computergest\u00fctztes Verfahren, mit dem periodische Str\u00f6mungsvorg\u00e4nge \u201ehochakkurat berechnet werden k\u00f6nnen\u201c, wie Prof. Heuveline erl\u00e4utert. Die grundlegende Idee basiert darauf, die Str\u00f6mung als Kombination einer stochastischen Periode und eines stochastischen Anfangszustandes zu charakterisieren. Ein Optimierungsschritt sorgt daf\u00fcr, dass Anfangs- und Endzustand nach einer Periodenl\u00e4nge m\u00f6glichst nah beieinander liegen. Dieses Vorgehen wird schrittweise wiederholt, bis eine akzeptable Genauigkeit erreicht wird. \u201eVon entscheidender Bedeutung dabei ist, das Unsicherheiten als neue Dimension in den zugeh\u00f6rigen Gleichungen modelliert werden\u201c, sagt der Erstautor der Studie, Dr. Michael Schick. Dies f\u00fchrt jedoch zu einer explosionsartigen Vergr\u00f6\u00dferung in der Zahl der zu l\u00f6senden Variablen, wie der Mathematiker erl\u00e4utert. Um diese Zahl m\u00f6glichst gering zu halten, wird zus\u00e4tzlich zu dem Optimierungsschritt eine sogenannte stochastische Zeit definiert. \u201eAuf diese Weise k\u00f6nnen wir unsicherheitsbedingte Schwankungen in der periodischen L\u00f6sung abfangen. Erst dadurch sind au\u00dferordentlich genaue Simulationen m\u00f6glich\u201c, betont Dr. Schick, der dem Team von Prof. Heuveline angeh\u00f6rt.<\/p>\n\n\n\n

Die Forschungsergebnisse wurden 2014 im \u201eSIAM\/ASA Journal on Uncertainty Quantification\u201c ver\u00f6ffentlicht. Mit der aktuellen Auszeichung soll das Paper Anfang 2016 erneut publiziert werden und im Journal \u201eSIAM Review\u201c in der SIGEST-Rubrik erscheinen. Der Beitrag wird au\u00dferdem im Rahmen einer SIAM-Jahrestagung vorgestellt. An der Forschungsver\u00f6ffentlichung hat neben Dr. Schick und Prof. Heuveline auch Prof. Dr. Olivier Le Ma\u00eetre vom Laboratoire d’Informatique pour la M\u00e9canique et les Sciences de l’Ing\u00e9nieur (LIMSI) in Paris mitgewirkt.<\/p>\n\n\n\n

Origingalver\u00f6ffentlichung:<\/strong>
M. Schick, V. Heuveline and O.P. Le Ma\u00eetre: A Newton-Galerkin Method for Fluid Flow Exhibiting Uncertain Periodic Dynamics. SIAM\/ASA Journal on Uncertainty Quantification (2014), Vol. 2,
No. 1, pp. 153-173, doi: 10.1137\/130908919<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a>
DMQ Gruppenleiter Prof. Vincent Heuveline (Foto: G\u00fclay Keskin)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
\"\"<\/a>
HITS Wissenschaftler Dr. Michael Schick (Foto: HITS)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Pressekontakt:<\/strong>
Dr. Peter Saueressig
Leiter Presse- und \u00d6ffentlichkeitsarbeit
Heidelberger Institut f\u00fcr Theoretische Studien (HITS)
Tel.: +49-6221-533245
peter.saueressig@h-its.org<\/a>
Twitter: @HITStudies<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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