Wiss. Mitarbeiter:in / PostDoc (w/m/d) - Gas-Partikel Stoff- und Wärmeaustausch im kinetischen Regime - Darmstadt

Darmstadt   /   100%   /    Befristet (2 Jahre)   /   Entgeltgruppe 13 TV TU Darmstadt   /   Ab 01.10.2026

Wiss. Mitarbeiter:in / PostDoc (w/m/d) - Gas-Partikel Stoff- und Wärmeaustausch im kinetischen Regime

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.

Ihre Aufgaben

Zusammenfassung: Metallpulver werden zurzeit als recyclebare und Kohlenstoff-freie Energieträger untersucht, die zyklisch verbrannt und mit Hilfe erneuerbarer Energiequellen wieder aufbereitet werden können. Die Verbrennung kleiner Metallpartikel wird dabei vom Gas-Partikel Stoff- und Wärmeaustausch kontrolliert, dessen Wirksamkeit mit Hilfe sogenannter Übertragungskoeffizienten gemessen wird. In diesem Projekt werden wir ein reaktives molekulardynamisches Rahmenwerk auf der Basis von reaxFF-Potentialen kalibrieren und verwenden, um eine Datenbank für Übertragungskoeffizienten an Al/Luft und Al2O3/Luft Grenzflächen über praktisch relevanten Temperaturspannen aufzubauen. Die berechneten Übertragungskoeffizienten werden anschließend in ein an unserem Fachgebiet formuliertes Punktpartikelmodell für die Verbrennung von Aluminiumpartikeln eingebettet, das als Teil einer statistischen Beschreibung von Staubflammen zur Vorhersage der Fortschreitungsgeschwindigkeiten von Reaktionsfronten und der Emission von Schadstoffen eingesetzt werden kann.

Karriereausblick: Als Postdoktorand 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. Darüber hinaus werden Sie physikalische Modelle für die Verbrennung einzelner Metallpartikel sowie statistische Beschreibungen für das kollektive Verhalten von Metallstäuben kennen lernen.

Ihre Aufgaben:

• Kalibrierung intermolekularer reaxFF-Potentiale für die Systeme Al(s, l)-O2-N2 und Al2O3(s, l)-O2-N2 auf der Basis dichtefunktionaltheoretischer Berechnungen
• Validierung der reaxFF-Potentiale über ein Vergleich von Eigenschaften der kondensierten Al(s, l)- und Al2O3(s, l)-Phasen und deren Grenzflächen mit bekannten Daten
• Aufbau einer Datenbank von Stoff- und Wärmeübertragungskoeffizienten für Al/Luft und Al2O3/Luft Grenzflächen bei Temperaturen zwischen 300 K und den jeweiligen Siedetemperaturen
• Einbettung der berechneten Übertragungskoeffizienten in ein Punktpartikelmodell für die Verbrennung von Aluminumpartikeln im kinetischen Regime
• Kombination des kinetischen Punktpartikelmodells mit einem Punktpartikelmodell für das Kontinuumsregime und Integration in ein Populationsbilanzmodell für reaktive Aluminiumstäube
• Anwendung des erweiterten Modells für Staubflammen zur Vorhersage von laminaren Brenngeschwindigkeiten und Schadstoffemissionen; Vergleich mit experimentellen Messungen
• Unterstützung bei der Konzipierung und dem Verfassen von Forschungsvorhaben über molekulare Gas-Oberfläche-Wechselwirkungen
• Unterstützung in der Lehre und Durchführung von Zentralübungen; Betreuung von Studien- und Abschlussarbeiten

Verwaltung der fachgebietseigenen Bibliothek

Ihr Profil

• Promotion im Maschinbau oder der Physik
• Begeisterung für molekulare Grenzflächenphysik
• Expertise über Dichtefunktionaltheorie (DFT) und molekulardynamische (MD) Simulationen
• Erste Erfahrungen in der Kalibrierung intermolekularer Potentiale
• Erfahrungen im Umgang mit etablierten DFT und MD Softwarepaketen
• Programmierkenntnisse in Python, C++ und bash-Scripting

Erste Lehrerfahrungen, beispielsweise im Rahmen von Tutorien oder Übungen

Wir bieten

Die Technische Universität Darmstadt bietet vielfältige und herausfordernde Aufgaben, eigenverantwortliches Arbeiten, aktuelle Technologien, gute kollegiale und partnerschaftliche Zusammenarbeit, bedarfsorientierte Fortbildungsmöglichkeiten und eine individuelle Personalentwicklung.

Das Beschäftigungsverhältnis dient zugleich der wissenschaftlichen Qualifizierung.

• Entfaltung und Gestaltung – ein umfassendes internes Weiterbildungsangebot sowie Möglichkeiten der Weiterqualifizierung und Entwicklung
• Urlaub/Bildungsurlaub – 30 Tage Urlaub pro Jahr (bei Vollzeit) und 5 Tage Bildungsurlaub
• Nachhaltig und Mobil – Freifahrtberechtigung im gesamten Regionalverkehr in Hessen durch das LandesTicket Hessen nach den jeweils geltenden tariflichen Bestimmungen sowie mobiles Arbeiten
• Fit und Gesund – kostenlose medizinische Vorsorgeuntersuchungen und umfangreiches vergünstigtes Sportangebot
• Work-Life-Balance – flexible Arbeitszeitmodelle; Betriebliches Gesundheitsmanagement
• Altersvorsorge – Zusatzversorgung des öffentlichen Dienstes (VBL) nach den jeweils geltenden Bestimmungen
• Dienstrad/Fahrradleasing

Familienfreundlichkeit/Vereinbarkeit Familie/Pflege/Beruf – Kinderbetreuungsangebote sowie Zahlung einer Kinderzulage (gemäß tariflichen Bestimmungen), Ferienangebote

Allgemeine Hinweise / Datenschutz

Die Technische Universität Darmstadt strebt eine Erhöhung des Anteils der Frauen am Personal an und fordert deshalb besonders Frauen auf, sich zu bewerben. Bewerber:innen mit einem Grad der Behinderung von mindestens 50 oder diesen Gleichgestellte werden bei gleicher Eignung bevorzugt. Die Vergütung erfolgt nach dem Tarifvertrag für die Technische Universität Darmstadt (TV - TU Darmstadt). Teilzeitbeschäftigung ist grundsätzlich möglich.

Mit dem Absenden Ihrer Bewerbung willigen Sie ein, dass Ihre Daten zum Zwecke des Stellenbesetzungsverfahrens gespeichert und verarbeitet werden. Sie finden unsere Datenschutzerklärung auf unserer Webseite.

Weitere Informationen

Für Rückfragen zu dieser Position steht Ihnen Prof. Dr. Fabian Sewerin unter fabian.sewerin@tu-darmstadt.de gerne zur Verfügung.

Kenn-Nr.: T140-2026

Bewerbungsschluss: 11.04.2026