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SWZ-Workshop: Neue Projekte vorgestellt

16.10.2015

SWZ-Workshop am 16. Oktober 2015, Foto: Christian Ernst

Clausthal-Zellerfeld. Das Feld der Computersimulation hat sich in den vergangenen Jahren mit hoher Dynamik entwickelt. Einige dieser Entwicklungen wurden in neu angelaufenen Projekten am Simulationswissenschaftlichen Zentrum Clausthal-Göttingen (SWZ) aufgegriffen und im zweiten SWZ-Workshop vorgestellt. Hierzu trafen sich am 16. Oktober rund 35 Teilnehmer im Institut für Angewandte Stochastik und Operations Research der TU Clausthal. 

Frau Prof. Schöbel, die Vorstandsvorsitzende des Zentrums, skizzierte zunächst den aktuellen Stand der Einrichtung. So hat der externe wissenschaftliche Beirat seine Arbeit aufgenommen und es wurde ein neuer Vorstand gewählt. Die Anzahl der SWZ-Mitglieder hat sich auf 28 erhöht. In der wissenschaftlichen Arbeit des noch jungen Zentrums haben sich ebenfalls erste Erfolge eingestellt: die erste Promotion ist am SWZ abgeschlossen, ein erster Preis gewonnen und mit Dr. Marcus Baum zu Beginn des Monats ein Juniorprofessor an der Uni Göttingen eingestellt worden. Daneben hat sich die Ringvorlesung „Simulationswissenschaften“ etabliert.  

Im weiteren Verlauf des von Prof. Brenner und Dr. Herzog organisierten Workshops stellten die jeweils Verantwortlichen vier neue Projekte vor. Ein vor dem Hintergrund der Energiewende aktuelles Projekt wurde von Prof. St. Hartmann und Prof. Ganzer (beide TU Clausthal) initiiert. Im Vorhaben „Kopplung multi-physikalischer Prozesse zur Simulation von Gasbohrungen“ sollen numerische Berechnungen einen Beitrag leisten, die Speicherung von Gasen im Untergrund sicherer und effizienter zu machen. Die hierfür erforderlichen numerischen Methoden werden im SWZ erarbeitet. Gleichzeitig soll damit ein Bezug zum Energie-Forschungszentrum Niedersachsen (EFZN) hergestellt werden.

In den meisten praktisch relevanten Optimierungsproblemen treten Unsicherheiten auf: Oft sind nicht alle Parameter und benötigten Daten bekannt. Besonders schwierig ist es, unerwartete Störungen einzuplanen, wie sie im Verkehr oder bei Großprojekten auftreten. Hier knüpft das von Prof. Westphal (TU Clausthal) und Prof. Schöbel (Universität Göttingen) initiierte Projekt „Simulation unsicherer Optimierungsprobleme mit Anwendung in der Fahrplangestaltung und der Maschinenbelegung“ an, das solche Unsicherheiten schon während des Planungsprozesses mittels Simulation einbezieht. 

In den Ingenieurdisziplinen ist es üblich, Entwürfe simulativ zu evaluieren und zu optimieren. So werden Kosten und Zeit für den Bau von Prototypen verringert. Derzeit findet oft eine isolierte Betrachtung unterschiedlicher Ebenen statt. So wird in einer Fabrik etwa auf eine einzelne Maschine oder eine Fertigungsstraße geschaut. Häufig ist jedoch ein ganzheitlicher Blick notwendig; das Vorhaben „Multi-Level Simulation“ von Prof. Rausch (TU Clausthal) und Prof. Grabowski (Universität Göttingen) greift diesen Aspekt auf. 

Nanomagnetische Materialien sind eine der Zukunftstechnologien für die Weiterentwicklung der heutigen Computerhardware: Sie ermöglichen durch die Vermeidung von Leckströmen höhere Taktfrequenzen und können als Arbeitsspeicher ihre Daten auch ohne Stromversorgung halten. Die zur Entwicklung dieser Materialien notwendigen Simulationsmodelle benötigen bisher starke Parallelrechner, die nur sehr begrenzt verfügbar sind. Daher ist es ein vielversprechender Ansatz, die Algorithmen für den Einsatz auf günstigen und leicht verfügbaren Cloud-Rechnern zu optimieren. Hier setzt das Projekt von Prof. Richter (TU Clausthal) „Cloud-effiziente Modellierung und Simulation von magnetischen Nanomaterialien“ an.

Abgerundet wurde der Workshop durch einen Blick auf die Arbeiten von fachlich nahestehenden Gruppen. Fließprozesse im Boden wurden von mehreren Mitarbeitern aus der Arbeitsgruppe Angewandte Geologie (Prof. Sauter) der Universität Göttingen vorgetragen. In seinem Beitrag erläutert Prof. Deiterding (University of Southampton) neuere Entwicklungen im Bereich der adaptiven Methoden zur Klärung von aerodynamischen Fragen. In diesem Bereich wurde unlängst eine Kooperation zwischen einer Arbeitsgruppe des SWZ (Prof. Grabowski, Prof. Brenner, Prof. Yahyapour) und der University of Southampton gestartet. 

Das Simulationswissenschaftliche Zentrum Clausthal-Göttingen gibt es seit dem 1. Januar 2013. Den offiziellen Startschuss für die universitätsübergreifende Einrichtung hatte seinerzeit die heutige Bundesforschungsministerin Johanna Wanka gegeben. Bis 2017 wird das SWZ durch Landesmittel gefördert. Im Mittelpunkt steht die anwendungsorientierte Grundlagenforschung.