T452-2025 - Wiss. Mitarbeiter:in / PostDoc (w/m/d) - Numerische Lösungsverfahren für Populationsbilanzgleichungen - Darmstadt

Darmstadt / 100% / Befristet (3 Jahre) / Entgeltgruppe 13 TV TU Darmstadt / zum nächstmöglichen Zeitpunkt

Über die TU Darmstadt

Die TU Darmstadt steht für exzellente und relevante Wissenschaft. Die tiefgreifenden globalen Veränderungsprozesse – von Energiewende bis zu Künstlicher Intelligenz – gestalten wir durch herausragende Erkenntnisse und zukunftsweisende Studienangebote entscheidend mit. Unsere Spitzenforschung bündeln wir in drei Feldern: Energy and Environment, Information and Intelligence, Matter and Materials. Als eine in der Metropolregion Frankfurt-Rhein-Main verankerte und sehr stark international geprägte Universität sehen wir uns den europäischen Werten und der europäischen Integration verpflichtet.

Über unseren Bereich

Im Fachgebiet für Numerische Methoden in der Strömungsmechanik liegt unser Fokus auf der Entwicklung und Analyse von rechnergestützten Verfahren für die Berechnung von Ein- und Mehrphasenströmungen sowie deren Implementierung auf heterogenen Rechensystemen. Neben der Untersuchung von Ansätzen zur Grenzflächenkopplung und zum Rechnen auf Grafikkarten, entwickeln wir sowohl deterministische als auch statistische Methoden für die Lösung von hochdimensionalen Transportgleichungen weiter und ermöglichen damit den Einsatz statistischer Modelle für turbulente Strömungen und Mehrphasenströmungen in der Praxis.

Viele Phänomene der Strömungsphysik und Verfahrenstechnik werden durch das gemeinsame Verhalten diskreter Objekte bestimmt. Beispielsweise können die thermischen Zustandsgrößen eines Gases auf die Bewegungen der einzelnen Gasmoleküle zurückgeführt werden, während das Absetzverhalten von Suspensionen durch Partikelkollisionen und gegenseitige Partikelwechselwirkungen bestimmt wird. In Gasflammen kann die Bildung von Aerosolen einen großen Einfluss auf die Wärmeabstrahlung sowie die Flammenform und -ausbreitung ausüben. Das kollektive Verhalten von Molekülen oder dispergierten Partikeln wird in der Strömungsphysik häufig über statistische Ansätze auf der Basis einer zeitlich und räumlich veränderlichen Eigenschaftsverteilung beschrieben, die die Veränderlichkeit der Partikel-eigenen Zustandsgrößen von Partikel zu Partikel charakterisiert. Die Entwicklung dieser Verteilung in Zeit und Raum wird von einer hochdimensionalen Transportgleichung beschrieben, deren direkte Lösung auf Grund des Fluchs der Dimensionen kaum möglich ist. In diesem Projekt werden wir ein neuartiges direktes Lösungsverfahren weiterentwickeln, das auf einer eingebetteten Darstellung reduzierter Ordnung beruht und die Wirkung der hohen Dimensionalität abmindert. In der Zukunft könnte uns dieses Verfahren ermöglichen, multivariate Eigenschaftsverteilungen in räumlich inhomogenen Strömungskonfigurationen genau aufzulösen.

Als Postdoktorand:in am Fachgebiet für Numerische Methoden in der Strömungsmechanik an der TU Darmstadt erhalten Sie die Möglichkeit, eigenständig wissenschaftlich zu arbeiten, Lehrerfahrungen zu sammeln und Forschungsprojekte zu konzipieren. Sie werden Methoden zur Projektion von dynamischen Gleichungen, der Anwendung von Perspektivwechseln und der Komprimierung von Informationen kennen lernen und in die faszinierende Welt hochdimensionaler Gleichungen eintauchen.

Ihre Aufgaben

• Erweiterung eines Lösungsverfahrens reduzierter Ordnung für räumlich inhomogene univariate Populationsbilanzgleichungen auf integrale Quellterme und eigenschaftsabhängigen Transport

• Entwicklung und Formulierung eines Vorzeichen-erhaltenden Projektionsverfahrens

• Identifikation vereinfachter Reaktormodelle zum Training

• Anwendung des Lösungsverfahrens auf die Bildung und den Transport von Aerosolen und systematischer Vergleich mit direkten Lösungsverfahren auf der Basis fester und bewegter Gitter

• Entwicklung eines Konzepts zur Verallgemeinerung des Lösungsverfahrens auf räumlich inhomogene bivariate Bilanzgleichungen und Untersuchung von Strategien zur Gitterglättung

• Dokumentation, Veröffentlichung und Vorstellung der Forschungsarbeiten auf Konferenzen der wissenschaftlichen Gemeinschaft

• Unterstützung bei der Konzipierung und Ausarbeitung von Forschungsanträgen

• Unterstützung im Rahmen von Lehrveranstaltungen über numerische Verfahren, numerische Strömungsmechanik und stochastische Analysis

• Gestaltung und Aktualisierung der Homepage des Fachgebiets

• Betreuung des Versionskontrollsystems für die Quelldateien unserer facheigenen Lösungssoftware