Editorial

Sollte man nicht eine Errungenschaft wie das Urheberrecht auch für das Scientific Marketing einführen? Braucht der FORTWIHR zur Wahrung seiner Rechte nicht eine Einrichtung wie die GEMA? Dank vorzüglicher Kontakte zu unseren inzwischen im Ausland (zumindest in der Lesart des TUM-Präsidenten - d.h. im Außerbayerischen) tätigen FORTWIHR-Alumni wurde unser vielbeschäftigtes Augenmerk auf die WWW-Seite des Instituts für Wissenschaftliches Rechnen einer (in obigem Sinne) ausländischen Technischen Universität gelenkt. Und wieder einmal beschert der Blick über die Grenzen Erleuchtung und Kurzweil, steht da doch u.a. zu lesen:

In dem noch jungen Forschungsgebiet des Wissenschaftlichen Rechnens werden der technische Sachverstand der Ingenieure, die numerischen Verfahren der Mathematiker und die modernen Methoden und Rechner der Informatiker interdisziplinär eingesetzt. Viele Fragestellungen aus naturwissenschaftlichen und technischen Anwendungen lassen sich nur durch Simulation lösen, wofür mathematische Methoden und Algorithmen zu entwickeln sind. Aufgrund des großen Rechenaufwandes müssen Vektorrechner oder massiv parallele Rechner eingesetzt werden. Der effiziente Einsatz solcher Superrechner erfordert noch immer viel Spezialwissen, das sich nicht jeder Anwender aneignen kann und soll. (Getreu dem Motto: Damit wir auch morgen noch Drittmittel aus der Industrie bekommen; Anm. der Redaktion.)

... Das Institut für Wissenschaftliches Rechnen stellt dieses Spezialwissen bereit und löst in Zusammenarbeit mit Anwendern aus anderen Instituten und Institutionen Probleme auf eigenen oder auswärtigen Parallelrechnern. ... Das Institut vertritt dieses interdisziplinäre Arbeits- und Forschungsgebiet im Schnittpunkt von Mathematik, Informatik und Natur- und Ingenieurwissenschaften in Forschung und Lehre.

Angesichts einer derart engen Anlehnung an FORTWIHR-Gedanken- und Prospektgut würden wir jetzt schon ganz gerne die Hand aufhalten - schließlich erfordern derartige Formulierungen trotz ihrer Unvollkommenheit immer einiges an Zeit. Andererseits muß man es wohl als Kompliment werten, wenn des FORTWIHRs Botschaft in aller Welt Gehör findet und kopiert wird. Doch auch in den nahezu wörtlich übernommenen Passagen des obigen Auschnitts sind signifikante Abweichungen zu konstatieren - nun, welcher FORTWIHR-Kenner sieht den Unterschied? Richtig, der interdisziplinäre Einsatz hat gleichgewichtig zu erfolgen. Aber die Folgen von Verletzungen des Paritätsprinzips werden die schon noch zu spüren bekommen. Außerdem bewegt sich der FORTWIHR bekanntlich im Spannungsfeld der genannten Disziplinen, obiges Institut dagegen im Schnittpunkt. Zugegeben, das mit dem Spannungsfeld ist nicht übermäßig geistreich (das haben wir uns auch schon des öfteren anhören müssen), aber ein einziger kleiner Punkt als Betätigungsfeld eines ganzen Instituts erscheint nun doch als ein bißchen dürftig. Wenn es ihn denn gibt: Ist die Existenz eines solchen Schnittpunkts überhaupt gesichert? Fragen über Fragen. Aber vielleicht sollte man sich als TUM-Informatiker nicht allzusehr über diese Punkt-Problematik auslassen - ich erinnere mich dunkel an ein im Juni 1989 in München abgehaltenes Kolloquium "Informatik im Kreuzungspunkt von Numerischer Mathematik, Rechnerentwurf, Programmierung, Algebra und Logik" - seinerzeit meine erste derartige Veranstaltung als Institutsnovize. Und schon damals habe nicht nur ich mich gewundert!

Pinguin mit FORTWIHR-Stellwand

Doch zurück ins Inland. Am 31. Mai endet die dreijährige Förderperiode des FORTWIHR II. Aber keine Angst, solange es irgend etwas Vergleichbares gibt - ob es nun "FORTWIHR III", "Transferprojekte im Rahmen des FORTWIHR" oder "Eigentlich nix mit FORTWIHR zu tun habende Einzelprojekte, die aber trotzdem irgendwie FORTWIHR sind" heißen mag - solange wird es wohl auch das Quartl (oder Transferquartl?) geben.

Hans-Joachim Bungartz


Numerische Berechnung der Korrektur von Hitzdrahtmessungen in Wandnähe

Hitzdrähte werden in der experimentellen Strömungsmechanik eingesetzt, um lokale Strömungsgeschwindigkeiten zu messen.

Die Kalibrierung der Hitzdrähte erfolgt in freien Strömungen, so daß Messungen in Wandnähe folglich mit Meßfehlern beaufschlagt sind, da die Wandnähe bei der Kalibrierung nicht mit erfaßt wurde. Hitzdrähte in Wandnähe erfordern somit Wandkorrekturen, die je nach Leitfähigkeit des Wandmaterials unterschiedlich sind. Eine stark vergrößerte Ansicht einer Hitzdrahtsonde zeigt die nachfolgende Abbildung. Typische Hitzdrähte haben Durchmesser zwischen 0.6 und 60 µm und Temperaturen im Bereich 150-300°C. Aufgrund der beschriebenen Bedingungen und typischer Windkanalgeschwindigkeiten von 5-30 m/s liegt die Reynolds-Zahl der Strömung um einen Hitzdraht im Bereich 0.1 <~ Re <~ 100. Unter idealen Bedingungen vereinfacht sich das Problem der Kopplung zwischen Strömung, Geschwindigkeit und Wärmefluß zu einer zweidimensionalen Umströmung eines geheizten Zylinders.


Beispiel einer Hitzdrahtsonde

Beispiel einer Hitzdrahtsonde


Hauptziel einer kürzlich am LSTM Erlangen zum Abschluß gebrachten Dissertation war die ausführliche numerische Untersuchung des Wärmeüberganges und der laminaren Umströmung eines 2-D Kreiszylinders unter Bedingungen, die der Umströmung eines Hitzdrahtes entsprechen, insbesondere im Fall einer wandnahen Messung. Um die beschriebene Untersuchung durchführen zu können, war eine Erweiterung des am LSTM vorhandenen Strömungslösers FASTEST-2D notwendig. Da die Berechnungen sehr große Rechengebiete mit hoher Gitterauflösung in der Nähe des Zylinders erforderten, wurde eine neue Methode der lokalen Gitterverfeinerung entwickelt und erfolgreich implementiert. Im folgenden werden die wichtigsten Ergebnisse der Arbeit kurz zusammengefaßt:

Weitere, zur Zeit laufende Untersuchungen auf diesem Gebiet schätzen den Einfluß der Wärmeleitfähigkeit der Wände auf die Geschwindigkeitskorrekturen ab. Dazu wird das gekoppelte Problem bestehend aus der Strömung um den Zylinder in Wandnähe sowie der Wärmeleitung in der Wand gelöst. Die zu diesem Themenkomplex erschienenen Veröffentlichungen können bei Bedarf vom LSTM Erlangen angefordert werden.

Infos über: breuer@lstm.uni-erlangen.de
LSTM-Lange/Breuer/Durst


DECHEMA-Preis 1996

für numerische Berechnungen zweiphasiger Strömungen

Der DECHEMA-Preis 1996 der Max-Buchner-Forschungsstiftung wurde am 28.November 1997 an Herrn Prof. Dr.-Ing. Martin Sommerfeld verliehen.

Prof. Sommerfeld erhielt diese hohe Auszeichnung für seine Arbeiten im Bereich der numerischen Berechnungen zweiphasiger Strömungen. Die durchgeführten Berechnungen basieren auf Finiten-Volumen-Verfahren für die Fluidphase und auf einem Lagrange'schen Programmteil, der die Berechnung der Bewegungseigenschaften der Teilchen entlang von Teilchenbahnen erfaßt. Die Arbeiten haben inzwischen Weltruf erlangt. Gegenwärtig arbeitet Prof. Sommerfeld mit dem FORTWIHR und der Firma INVENT Computing zusammen, um ein Hochleistungsrechenprogramm für die Berechnung zweiphasiger Strömungen bereitzustellen. Dieses soll die Auslegung neuer bzw. die Optimierung bestehender Prozesse in der verfahrenstechnischen Industrie ermöglichen. Detaillierte Betrachtungen von Wärme- und Stoffaustauschvorgängen, auch in Verbindung mit chemischen Reaktionen, sollen durch das Programm effizient ermöglicht werden.

LSTM-Durst


High Performance Scientific and Engineering Computing

International FORTWIHR Conference 1998

Vom 16. bis 18. März veranstaltete der FORTWIHR eine internationale Tagung zum technisch-wissenschaftlichen Hochleistungsrechnen. Gastgeber war diesmal die Siemens AG in München, einer der wichtigsten Industriepartner des FORTWIHR.

Drei Tage lang wurde anhand von ca. fünfzig Vorträgen ein Überblick über aktuelle Entwicklungen im Bereich des Hochleistungsrechnens gegeben. Im Zentrum standen dabei die Themen

Neben den am FORTWIHR beteiligten Wissenschaftlern waren auch zahlreiche einschlägig tätige Arbeitsgruppen aus dem In- und Ausland mit einem Vortrag vertreten. In einer eigenen Session präsentierten zudem ehemalige FORTWIHR-Mitarbeiter, die innerhalb der letzten Jahre auf Professuren berufen worden waren, ihre aktuellen Forschungsarbeiten.

Nähere Informationen im WWW unter der URL

FORTWIHR Conference 98

sowie im nächsten Quartl.

Quartl-b


Error Control and Adaptivity in Scientific Computing

Internationale Sommerschule in Antalya

Vom 9. bis 21. August veranstalten die Professoren H. Bulgak vom Research Center of Applied Mathematics der Selcuk University Konya (Türkei) und C. Zenger in Antalya eine internationale Sommerschule zum Thema Fehlerkontrolle und Adaptivität im wissenschaftlichen Rechnen. Die Sommerschule wird vom NATO Science Committee im Rahmen des Advanced Study Institute (ASI) Programms gefördert.

Die Sommerschule ist ein zweiwöchiger interdisziplinärer Kurs für junge Mathematiker, Ingenieur- und Naturwissenschaftler, die im Bereich der numerischen Simulation tätig sind. Der Kurs soll Einblick in eines der zentralen Themen des wissenschaftlichen Rechnens geben und den weltweiten Kontakt unter Wissenschaftlern fördern. Das Programm umfaßt folgende Vorlesungen:
G. Alefeld:Computing the Range of Real Functions
A. Blokhin:A New Concept of Construction of Adaptive Calculation Models for Hyperbolic Problems
C. Brezinski:Numerical Linear Algebra, Convergence Acceleration Methods
H. Bulgak:Pseudoeigenvalues, Spectral Portrait of the Matrices and their Connection with Different Criteria of Stability
P. van Dooren:Generalized Eigenvalue Problems and Applications in Systems and Control Convergence Acceleration Methods
B. Karasoezen:Mixed and Variable Step Size Structure-Preserving Integrators for Hamiltonian and Lie-Poisson Systems
A. Quarteroni:Adaptive Domain Decomposition and Multifield Methods
R. Rannacher:Error Control in Finite Element Computations
S. Rump:Validated Error Bounds for Sparse Systems of Equations
S. Steinberg:Using Problem Solving Environments to Produce Accurate Modeling Programs and Finite Volume Methods that Compensate for Bad Grids of Equations
O. Widlund:Domain Decomposition Methods for Partial Differential Equations
C. Zenger:Error Control for Adaptive Sparse Grids

Anmeldungen werden bis zum 25. März 1998 angenommen.
Nähere Informationen sind über das WWW erhältlich:

ASI summerschool

Quartl-b


An Optimal Solution for CFD

Die Kooperation des FORTWIHR mit der INVENT Computing sowie mit NEC European Supercomputer Systems (vgl. Ausgabe 2/1997) trägt Früchte. Seit kurzem wirbt die Firma NEC auf einem eigenen Flyer mit dem Strömungscode FASTEST - bunte LSTM-Bildchen mit Zügen und Rührern inklusive.

Ein paar Auszüge aus dem Text:
The CFD code FASTEST is the result of a cooperation between INVENT Computing GmbH and FORTWIHR (Bavarian Consortium for High Performance Scientific Computing) and represents a modern high performance tool which enables the treatment of demanding flow simulation and complex geometry. Its full vectorisation and parallelisation enables the short solution times, which make the term High Performance Computing become productive reality. These qualities make it perfectly suited to the advanced SX-4 series of vector computers by NEC ...

FASTEST combines the advantages of highest performing CFD simulations with a set of efficient tools for grid generation, which enables the use of CAD data to construct the most complex block structured grids with highest resolution. Furthermore, FASTEST provides all necessary interfaces to post processing tools, which offer easy interpretation of the results as graphics and animation...

In particular the 1 to 4 CPU SX-4B is an optimal dedicated application server for FASTEST, offering an unparalleled ease of use combined with minimal turn around times and high end reliability.

Man sieht: Im FORTWIHR entwickelte Simulationsprogramme werden nicht nur in der Industrie eingesetzt, man wirbt sogar mit ihnen!

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Sparse Grid Methods

Minisymposium auf der DDM 11

Auf der diesjährigen, elften International Conference on Domain Decomposition Methods, die vom 20. bis 24. Juli in Greenwich stattfindet, veranstalten Hans-Joachim Bungartz (Institut für Informatik der TU München) und Michael Griebel (Institut für Angewandte Mathematik der Universität Bonn) gemeinsam ein Minisymposium über Dünngitterverfahren.

Das Konzept der dünnen Gitter wurde 1990 am Lehrstuhl für Informatik V der TU München entwickelt und seitdem in einer Reihe von Forschungsprojekten mit jeweils unterschiedlicher Stoßrichtung vorangetrieben. Im SFB 342 "Werkzeuge und Methoden für die Nutzung paralleler Rechnerarchitekturen" wurden und werden insbesondere der Einsatz des Verfahrens bei der numerischen Quadratur sowie Techniken zur effizienten Parallelisierung von Dünngitteralgorithmen untersucht. Im DFG-Schwerpunkt "Strömungssimulation auf Höchstleistungsrechnern" stand die Kombinationstechnik, eine nichtadaptive und extrapolationsverwandte Variante, im Zentrum des Interesses. Im Rahmen der Arbeiten im FORTWIHR lag und liegt der Schwerpunkt auf der adaptiven numerischen Lösung elliptischer Differentialgleichungen. Da Dünngitterverfahren inzwischen auch national und international Verbreitung gefunden haben (etwa an den Universitäten Erlangen, Bonn und Wien sowie am CWI in Amsterdam) und zudem zu einer Reihe vor allem approximationstheoretischer Ansätze eine enge Verwandtschaft besteht, soll das Minisymposium die auf diesem Gebiet arbeitenden Wissenschaftler zusammenführen und dem Austausch neuer Forschungsergebnisse dienen.

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Realität und Abstraktion

Transfakultäres Symposium an der TU München

Am 2.3.1998 luden die TU-Fakultäten für Mathematik, für Informatik sowie für Elektrotechnik und Informationstechnik gemeinsam mit den Sonderforschungsbereichen 438, 342 und 331 sowie mit FORWISS und dem FORTWIHR zu einem eintägigen Symposium zum Thema "Realität und Abstraktion".

Alle zwölf Vorträge waren streng interdisziplinär partitioniert und wurden von Mitgliedern verschiedener Fakultäten gestaltet. Der FORTWIHR war sechsmal mit von der Partie, und zwar bei den Themen "Rauscharmer Oszillator", "Massiv parallele Rechner", "Anisotrop geätzte Mikrostrukturen", "Simulation von Halbleiter-Bauelementen und -Schaltungen", "Modellierung und Simulation von Mikropumpen" sowie "Beschichten und Spritzgießen von Werkstücken". Klar, daß die FORTWIHR-Projektleiter aus den drei Gastgeberfakultäten - die Professoren Bode, Bulirsch, Hoffmann, Wachutka und Zenger - bzw. deren Mitarbeiter in die Bütt stiegen.

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Buchtip

Numerical Simulation in Fluid Dynamics:
A Practical Introduction

Nach der bei Vieweg 1995 erschienenen deutschen Originalfassung liegt das einführende Werk in die numerische Strömungsmechanik der drei FORTWIHR-Alumni Michael Griebel (inzwischen Universität Bonn), Thomas Dornseifer (inzwischen Allianz Stuttgart) und Tilman Neunhoeffer (inzwischen Tecoplan Informatik Ottobrunn) jetzt auch in englischer Sprache vor. Das von der Society for Industrial and Applied Mathematics (SIAM) in der Reihe "SIAM Monographs on Mathematical Modeling and Computation" herausgegebene Buch enthält auf ca. 230 Seiten 93 Schwarzweiß- und 17 Farbabbildungen.

SIAM, Philadelphia: ISBN-Nr. 0-89871-398-6

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Neues von der SFB-Front

Für zwei Sonderforschungsbereiche an der TUM war der Dezember ein sehr erfreulicher Monat.

Dem Antrag auf Weiterführung des seit 1990 sehr erfolgreich arbeitenden SFB 342 "Werkzeuge und Methoden für die Nutzung paralleler Rechnerarchitketuren", dessen Sprecher, Prof.Dr.A. Bode, selbst Mitglied des FORTWIHR ist, wurde von seiten der DFG mit nur geringfügigen Abstrichen entsprochen. Damit kann nun bis ins nächste Jahrtausend hinein mit geballter Kraft parallelisiert werden. Neben dem Lehrstuhl von Prof. Bode ist auch der Lehrstuhl für Informatik V (Prof. Zenger, Prof. Huckle, Dr. Bungartz) mit einem Teilprojekt beteiligt.

Aus der Taufe gehoben wurde am 1.1.1998 der in den Fakultäten für Bauingenieur- und Vermessungswesen sowie Chemie, Biologie und Geowissenschaften angesiedelte SFB 411 "Grundlagen der aeroben biologischen Abwasserreinigung" (Sprecher: Prof.Dr. P. Wilderer). Ganz im Sinne der interdisziplinären Zusammenarbeit ist auch hier der Lehrstuhl für Informatik V (Prof. Zenger, Dr. Bungartz) mit einem Teilprojekt dabei.

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Ferienakademie 1998

Die Ferienakademie der Universität Erlangen-Nürnberg und der TU München im Sarntal (Südtirol) findet vom 20. September bis zum 2. Oktober statt; wie in den letzten Jahren sind darunter auch (diesmal zwei) Kurse, die von Dozenten des FORTWIHR angeboten werden. Das Gesamtprogramm sieht heuer so aus:

  1. Objektorientierung: Analyse, Design, Programmierung
    Prof. M. Broy (TUM), Prof. H.-J. Schneider (FAU)
    Gastdozent: Prof. M. Wirsing (Universität München)
  2. Quellen- und Kanalcodierung für digitale Kommunikationssysteme
    Prof. J. Hagenauer (TUM), Prof. J. Huber (FAU)
  3. Angewandte Physik
    Prof. F. Koch (TUM), Prof. M. Schulz (FAU)
  4. Numerische Methoden im Bau- und Maschinenwesen (FEM/BEM):
    Grundlagen und Anwendungen

    Prof. G. Kuhn (FAU), Prof. W. Wunderlich (TUM)
    Gastdozent: Prof. E. Rank (TUM)
  5. Katalyse in Forschung und Anwendung
    Prof. G. Emig (FAU), Prof. W. A. Herrmann (TUM)
    Gastdozent: Prof. J. A. Lercher (Universität Twente)
  6. Modellierung von Werkstoffeigenschaften
    Prof. K.-H. Hoffmann (TUM), Prof. G. Müller (FAU)
  7. Physikalische Grundlagen der Halbleiterelektronik
    Prof. G. Abstreiter (TUM), Prof. G. Döhler (FAU)
    Gastdozentin: Prof. D. Schmitt-Landsiedel (TUM)
  8. Numerische Methoden der Strömungsmechanik
    Prof. F. Durst (FAU), Prof. Chr. Zenger (TUM)
  9. Informationsverarbeitung in der Unternehmung der Zukunft
    Prof. B. Brügge (TUM), Prof. P. Mertens (FAU)
Anmeldeformulare und nähere Informationen gibt es hier:

Ferienakademie-sz

Quartl-sz


FORTWIHR Intern


FORTWIHR Vorträge


FORTWIHR Gäste

in München:

in Augsburg:


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Übrigens...


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Ab sofort kann im Quartl auch inseriert werden.
Der ursprünglich für unsere ganzseitige Anzeigenpremiere vorgesehene Untertitel "Ich bin bereit" fiel leider der Zensur zum Opfer. Um eine kostenintensive Gegendarstellung zu vermeiden, wurde auch der zweite Versuch "Schwach wie eine Flasche leer" verworfen. Im dritten Anlauf konnte dann gemeinsam mit dem - selbstverständlich ungenannten - Auftraggeber doch noch eine Kompromißformel gefunden werden.

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Ch. Halfar, 30.4.-1998