Completed Research and Development Projects

Project list (sorted by funding agency)

Bayerische Forschungsstiftung

Website of the Bayerische Forschungsstiftung

Short name	Project name	Project type	Finished
-	Postdoctoral Grant Ekaterina Elts	Postdoctoral Grant	2009
FORTWIHR	Design of efficient computation methods for problems of fluid dynamics	Bavarian Consortium for High Performance Scientific Computing
FORTWIHR	Design of efficient parallel algorithms for the computation of fluid dynamics in complex geometries	Bavarian Consortium for High Performance Scientific Computing
FORTWIHR	Simulation und Optimalsteuerung von Luft- und Raumfahrtsystemen und Werkzeuge für Parallelrechner	Bavarian Consortium for High Performance Scientific Computing
FORTWIHR	Numerische Simulation von Schmelz- und Beschichtungsprozessen	Bavarian Consortium for High Performance Scientific Computing

Federal Ministry of Education and Research (BMB+F)

Website of the Federal Ministry of Education and Research (BMB+F)

Short name	Project name	Project type	Finished
FIDEUM	Finanzderivate in unvollständigen Märkten	Förderinitiative "Mathematik für Innovationen in Industrie und Dienstleistungen"	2010
DIWERK	DIWERK - Density Functional Methods as a Tool for Chemistry	Förderinitiative "High Performance Scientific Computing"
03ZEM1M1	Efficient, robust and accuruate Solvers for linear system of equations resulting from mechanistic models for the simulation of time-dependant two-phase water-steam-streams	Förderinitiative "Neue mathematische Verfahren in Industrie und Dienstleistungen"
ITO	Information Technology Online (ITO)	Förderprogramm Neue Medien in der Bildung (NMB)	2003

German Academic Exchange Service (DAAD)

Website of the German Academic Exchange Service (DAAD)

Short name	Project name	Project type	Finished
Simulation Technology	Summer school Simulation Technology in Romania	Programm Sommerschulen im Ausland	2004

German Research Foundation (DFG)

Website of the German Research Foundation (DFG)

Short name	Project name	Project type	Finished
Micropumps	Modeling and Simulation of Micropumps	DFG project	2010
FOR493	Numerical Simulation of Fluid-Structure Interactions on Cartesian Grids	Research Group FOR493	2010
SFB411 - C4	Principles of aerob biological wastewater treatment	Subproject of Priority Program 411	2003
SFB438 - Z2	Mathematical Modelling, Simulation and Verification of material-oriented processes and intelligent systems	Subproject of Priority Program 438
SFB342	Methods and Tools for the use of parallel hardware archictures	Subproject of Priority Program 342
Research Training Group	Kooperation und Ressourcenmanagement in verteilten Systemen	-
SP1103	Volume-oriented Modeling as a Foundation of Network-based Co-operative Planning Processes in Structural Engineering	Schwerpunktprogramm 1103	2006

Hochschulrektorenkonferenz

Short name	Project name	Project type	Finished
SimLab Belgrade	Installation of a simulation laboratory (SimLab) at the University of Belgrade for use in research and education	Förderung von hochschulpolitischen Projekten in der Bundesrepublik Jugoslawien

Virtuelle Hochschule Bayern

Short name	Project name	Project type	Finished
vhb - CSE	Development of courses for the vhb	Virtuelle Hochschule Bayern (vhb)

Volkswagen Foundation

Short name	Project name	Project type	Finished
Mathematical Thinking	Development and enhancement of creative application of mathematical thinking	Perspektiven der Mathematik an der Schnittstelle von Schule und Universität	2003

Industrial cooperations

Short name	Project name	Project type	Funded by	Finished
TabletPC	Simulation Technology Goes Mobile	HP Hardware Grant	Hewlett-Packard	2006
Structural mechanics	Distributed Simulation of structural mechanic problems based on recursive substructering	Within the framework FORTWIHR	Siemens AG
Numerical Simulation of coupled problems	Numerical Simulation of coupled problems	Within the framework FORTWIHR	Siemens AG
Octree	Algorithms on Octree-datastructures for the examnination of collisions in CAD-modeled components in automotive engineering	Within the framework FORTWIHR	Tecoplan Informatik
NEC	Scalable High Performance Shared Memory Vector Computer and their Applications to Fluid Flow Investigations	Within the framework FORTWIHR	NEC-ESS
Cray	The combination method for turbulence simulation	Within the framework FORTWIHR	Cray Research

Landesstiftung Baden-Württemberg

Website of the Landesstiftung Baden-Württemberg

Short name	Project name	Project type	Finished
MSV	Multimodale Simulation des Verkehrsablaufs in großen Netzen	Förderprogramm Modellierung und Simulation auf Höchstleistungsrechnern	2007
Nucleation (S)	Massive parallel molecular simulation and visualization of the nucleation in mixtures for scale-overlapping models	Förderprogramm Modellierung und Simulation auf Höchstleistungsrechnern	2006

Others

Short name	Project name	Project type	Funded by	Finished
SkvG	Efficient Parallel Simulation of Fluid Flow on Cartesian Grids	KONWIHR Übergangsfin.	High-Tech-Offensive Bayern	2008
RTB-Bayern TP3.8	Distributed computing in engineering applications	part of FORTWIHR	DFN-Verein
NumStoch	NumStoch: Automatic pre-correction of numerical programming tasks	self-study online	Universität Stuttgart
DEISA DECI 4	DEISA DECI 4: DRatchet	HPC Project	[1]

Project Descriptions

Efficient Parallel Simulation of Fluid Flow on Cartesian Grids

Project type	Competence Network for Technical, Scientific High Performance Computing in Bavaria
Funded by	High-Tech-Offensive Bayern
Begin	2001
End	open
Leader	Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz, Univ.-Prof. Dr. Christoph Zenger, Dr. rer. nat. Miriam Mehl
Staff	Dipl.-Ing. Ioan Lucian Muntean, Dipl.-Tech. Math. Tobias Neckel, Dipl.-Inf. Tobias Weinzierl
Contact person	Dr. rer. nat. Miriam Mehl

Brief description

Due to their structuredness in combination with highly local adaptive refinement possibilities, adaptive Cartesian grids offer a very big potential in the context of hardware and, in particular, memory efficient implementation of numerical flow solvers. This project examines the applicability of the corresponding methods for the direct numerical simulation of turbulent channel flows on high performance computers. A particular focus is on the isotropic adaptive refinement of boundary layers and the efficient parallelization on high performance computing architectures.

Simulation Technology

Project type	Sonderprogramm Akademischer Neuaufbau Südosteuropa
Funded by	Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)
Begin	September 2004
End	September 2004
Leader	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Staff	Dipl.-Ing. Ioan Lucian Muntean
Contact person	Dipl.-Ing. Ioan Lucian Muntean

Additional information

NumStoch

Automatic pre-correction of numerical programming tasks

Project type	self-study online
Funded by	Universität Stuttgart
Begin	January 2004
End	December 2004
Leader	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Staff	Dr.rer.net Stefan Zimmer
Contact person	Dr.rer.net Stefan Zimmer

Brief description

Im Rahmen der Übungen zur Vorlesung Numerische und Stochastische Grundlagen der Informatik, die im WS03/04 erstmals angeboten wurde und für Informatiker und Softwaretechniker Pflichtveranstaltung im 3. Semester ist, haben die Teilnehmer Programmieraufgaben zu numerischen Fragestellungen zu bearbeiten und im bestehenden eClaus-System elektronisch einzureichen.

Die Korrektur dieser Programme soll durch eine automatische Vorkorrektur effizienter gestaltet werden, die Ergebnisse der Vorkorrektur sollen so aufbereitet werden, dass sie den Teilnehmern als Ergänzung zu den Kommentaren der Korrektoren zur Verfügung gestellt wird, um mit vertretbarem Aufwand ein aussagekräftigeres individuelles Feedback zu ermöglichen.

Bei einer Nutzung der Programmieraufgaben als Selbstlernmodule ist auch eine ausschließliche Verwendung der automatischen Vorkorrektur möglich, die den Studierenden konkrete Hinweise auf Fehler und Verbesserungsmöglichkeiten liefert.

ITO

Information Technology Online

Project type	Förderprogramm Neue Medien in der Bildung (NMB)
Funded by	BMB+F
Begin	January 2001
End	December 2003
Leader	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Staff	Srihari Narasimhan, M.Sc. Dr.rer.net Stefan Zimmer
Contact person	Srihari Narasimhan, M.Sc.
Co-operation partner	miscellaneous Institutes of the Universität Stuttgart, TU Dresden, TU Hamburg-Harburg, TU Müchen and the PH Ludwigsburg

Brief description

Das Ziel des Projektes bestand darin, multimediale englischsprachige Lehrinhalte auf der Basis der Vorlesungen der Projektpartner zu entwickeln und innerhalb unterschiedlicher Lernszenarien einzusetzen.

Um Austausch und Wiederverwendung zu gewährleisten, war ein modulares Konzept mit geeigneter Hierarchie erforderlich. Auf oberster Ebene steht jeweils ein multimedialer Kurs, welcher ein gesamtes Themengebiet abdeckt und sich aus mehreren Lehrmodulen zusammensetzt. Die Bandbreite der Lehrmodule reicht dabei von Basis-Lehrmaterialien, wie z. B. einzelnen Folien einer PowerPoint-Präsentation, Video-Clips und Screen-Movies, bis hin zu größeren, in sich abgeschlossenen Multimedia-Vorlesungen. Letztere setzen sich aus Lehrmodulen feinerer Granularität zusammen, wobei multimediale Darstellungsformen die Anschaulichkeit wissenschaftlicher Zusammenhänge verbessern.

Während bei den Multimedia-Vorlesungen die Erläuterung des Lehrstoffes durch Dozenten erfolgt, ermöglichen web-basierte Lernapplikationen ergänzend dazu eine selbstständige Erarbeitung des Lehrstoffes. Die für die Präsenzveranstaltungen erstellten Lehrmodule bilden dabei die Ausgangsbasis für die Realisierung dieser Lernapplikationen. Die Lehrmodule und Lernapplikationen kommen schließlich auch im Rahmen der beruflichen Weiterbildung zum Einsatz.

Additional information

Overview of the implemented Course modules

Course Modules

Mathematical Thinking

Development and enhancement of creative application of mathematical thinking

Project type	Perspektiven der Mathematik an der Schnittstelle von Schule und Universität
Funded by	VW-Stiftung
Begin	January 2001
End	December 2003
Leader	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Staff	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Contact person	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Co-operation partner	Lehrstuhl für Angewandte Analysis mit Schwerpunkt Numerik (Prof. Dr. Ronald H.W. Hoppe, Universität Augsburg), Lehrstuhl für Algebra und Zahlentheorie (Prof. Dr. Jürgen Ritter, Universität Augsburg)

SFB411 - C4

Principles of aerobic biological wastewater treatment

Teilprojekt C4: Einfluss von Biofilmstruktur auf Stofftransportvorgänge in durchströmten Biofilmen

Project type	Subproject of SFB 411
Funded by	German Research Foundation (DFG)
Begin	January 2001
End	December 2003
Leader	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Staff	Dipl.-Geophys. Markus Brenk Dipl.-Inf.Univ. Ralf-Peter Mundani Dr.rer.net Stefan Zimmer
Contact person	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Co-operation partner	Lehrstuhl für Wassergüte und Abfallwirtschaft (Prof. Dr. Dr. h.c. Peter Wilderer, TU München

MSV

Multimodal Simulation of Traffic Flow in Large Networks

Project type	Förderprogramm Modellierung und Simulation auf Höchstleistungsrechnern
Funded by	Landesstiftung Baden-Württemberg
Begin	October 2004
End	January 2007
Leader	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Staff	Dipl.-Inf. Michael Moltenbrey
Contact person	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Co-operation partner	Prof.Dr.-Ing. Markus Friedrich (ISVS, Universität Stuttgart) Prof.Dr.-Ing. Wolfram Ressel (ISVS, Universität Stuttgart)

Brief description

Within this projects methods of traffic simulations (private transport and public transport) are examined. The main focus is on the implementation of the used assignment models (route search, route choice and traffic flow model) on high performance computers, in order to simulate large networks in arguable time.

Nucleation

Massive parallel molecular simulation and visualization of the nucleation in mixtures for scale-overlapping models

Project type	Förderprogramm Modellierung und Simulation auf Höchstleistungsrechnern
Funded by	Landesstiftung Baden-Württemberg
Begin	October 2004
End	October 2006
Leader	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Staff	Dr.-Ing. Martin Bernreuther
Contact person	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Co-operation partner	Prof.Dr. Thomas Ertl (VIS, Universität Stuttgart) Prof.Dr.-Ing. Hans Hasse (ITT, Universität Stuttgart) Prof.Dr.-Ing. Karlheinz Schaber (ITTK, Universität Karlsruhe)

Brief description

Spontan auftretende Phasenzerfälle bestimmen viele Prozesse in Natur und Technik. Solche Zerfälle sind zum Beispiel der entscheidende Schritt bei der Herstellung nanoskaliger Partikel, sie sind auch für Vorgänge in der Atmosphäre verantwortlich, die unser Klima stark beeinflussen. Bei der Modellierung und Simulation solcher Prozesse ist die Bestimmung der Keimbildungsrate von zentraler Bedeutung. Die Kenntnisse hierüber sind bislang völlig unzureichend, insbesondere, wenn Mischungen mehrerer Stoffe betrachtet werden. Die direkte molekulare Simulation bietet die Möglichkeit, solche Keimbildungsraten vorauszuberechnen. Bislang ist dies aber aufgrund von Beschränkungen der Rechenleistung nur für den weniger interessanten Fall extrem hoher Übersättigungen (Keimbildungsraten) möglich. Der Einsatz von HPC eröffnet hier völlig neue Perspektiven. Als besonders attraktiv erscheinen dabei Simulationen auf massiv parallelen, skalierbaren Architekturen mit verteiltem Speicher, von Clustern bis hin zum Grid, für die geeignete Verteilungs- und Lastausgleichsstrategien zu entwickeln sind. Zum besseren Verständnis des Prozesses der Keimbildung sowie der Morphologie der Nanopartikel muss deren Entstehung visualisiert werden. Hierzu müssen eine Vielzahl von verteilt simulierten Partikeln und ihre Eigenschaften in einer Darstellung vereint und durch adaptive Clustering-Verfahren interaktiv Strukturen extrahiert werden. Schließlich müssen, auch zur Validierung, die Ergebnisse der molekularen Betrachtung an höhere Ebenen der Prozessmodellierung und -simulation angebunden werden. Hierfür ist eine Schnittstelle zur populationsdynamischen Beschreibung der Phänomene zu schaffen. Ziel des Projekts ist es letztlich, Methoden und Werkzeuge für die skalenübergreifende Modellierung, Hochleistungsrechner-basierte Simulation und Visualisierung der betrachteten, technisch bzw. in der Natur außerordentlich wichtigen Vorgänge bereitzustellen. Dazu ist ein eng aufeinander abgestimmtes Zusammenwirken von ingenieurwissenschaftlichen Gruppen und Gruppen aus der Informatik erforderlich, wie es im Projekt vorgesehen ist.

vhb - CSE

Development of courses for the Virtuelle Hochschule Bayern

Project type	-
Funded by	Virtuelle Hochschule Bayern
Begin	2001
End	open end
Leader	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz Prof.Dr. Christoph Zenger
Staff	Dr.rer.nat. Michael Bader
Contact person	Dr.rer.nat. Michael Bader

Brief description

Zum Wintersemester 2001/2002 wurde an der TUM das interdisziplinäre, englischsprachige Master-Programm Computational Science and Engineering (CSE) als Aufbaustudiengang für Natur- und Ingenieurwissenschaftler eingeführt. Als Besonderheit sieht die CSE-Studienordnung vor, dass einzelne Module des Studiengangs auch von Instituten anderer Hochschulen eingebracht werden können, u.a. als virtuelle Lehreinheit im Rahmen der Virtuellen Hochschule Bayern (vhb).

Das Angebot virtueller Lehreinheiten soll gewährleisten, dass teilnehmende Studenten von der CSE-Kompetenz in ganz Bayern profitieren können. Darüber hinaus soll ein hochschulübergreifendes zeitgemäßes Lehrangebot zum Thema High Performance Computing (HPC) und CSE aufgebaut werden, auf das auch andere Universitäten bei Einführung entsprechender Studiengänge oder Vertiefungsfächer zugreifen können.

Im Rahmen dieses Projekts sollen zunächst zwei ausgewählte Module zur virtuellen Vorlesung bzw. virtuellen Übung ausgebaut werden: das Modul "Introduction to Scientific Computing", sowie das Modul "Modelling and Simulation in Continuum Mechanics".

Teaching Simulation Technology Goes Mobile!

HP Technology for Teaching grant

Project type	HP Technology for Teaching grant
Funded by	Hewlett-Packard
Begin	July 2004
End	May 2006
Leader	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Staff	Dr.rer.net Stefan Zimmer
Contact person	Dr.rer.net Stefan Zimmer

As part of HP Technology for Teaching grant, 34 TabletPCs and accompanying equipment have been donated to improve education in the field of simulation techniques at the Universität Stuttgart.

They were used in various courses in the faculties

• Computer Science, Electical Engineering, and Information Technology (Institutes: IPVS, VIS)
• Civil and Environmental Engineering (IWS, ISVS)
• Aero- and Astronautics Engineering (IAG)
• Mechanical Engineering (ITT)
• Mathematics and Physics (IANS)

Additionally, they have been successfully used in summer schools:

• Summer School Berlin 2004 Use Transport Data! (Sept. 6-10, 2004)
• Summer School Simulation Technology, Constanta/Romania (Sept. 9-20, 2004)
• Ferienakademie Sarntal/Italy (2004-2008)

Project Abstract & Goals: Simulation has turned out to be one of the key technologies in practically all fields of science and engineering. Today, a successful use of simulation methods typically requires an interdisciplinary approach and involves researchers from mathematics, informatics, and the respective field of application. Hence, the education of students in simulation technology has to reflect this transdisciplinary nature.

This project’s goal was to improve education in simulation technology by connecting courses in the related fields via a homogeneous learning and problem-solving environment by means of mobile technology.

Impacts on Student Learning: Central point in the courses that used the Tablet PCs was to create a homogeneous working environment for the participants with the same set software tools (for numerical computations, for visualization of the results, and for presentation tools) and accompanying documents.

For example, in the course teaching numerics and statistics in the computer science program, interactive exercises using Maple helped to bring “dead mathematics” alive and the classroom group that was selected for these experiment was visibly more committed than the other groups – where the use of the students’ laptops is always handicapped by the different system environments.

In seminars in the mathematics program, as another example, the students were teamed up in pairs to work out their presentation (usually involving MATLAB computations). Here, especially the possibility to combine their final report into a well structured common document was considered as a significant boost in the student’s motivation and is again greatly facilitated by the homogenous environment provided to the participants.

Between the terms, the equipment was heavily in use on summer schools, where we noticed an additional advantage of the homogeneous equipment as it facilitates the connection between summer school courses and courses from the regular program. This results in an advanced level of the presentations involving simulation software and a better flow of summer school’s results back to the home university.

Impacts on Teaching: While the design of interactive elements into a course is always a fairly big effort, we noticed that the set of Tablet PCs facilitated the process in two ways. First, we have to care about only one system which saves a lot of work (and annoyance for students and teachers in case of unforeseen technical problems). Second, and this turned out to be the main advantage of the Tablet PCs over conventional laptop computers, an interesting and unconventional system turns out to motivate students to help voluntarily in the design of the course materials, bringing in a lot of ideas of their own. We found that the equipment was very helpful to remove the “glass wall” in the classrooms between teaching staff and students.

Technology Integration: The Tablet PCs were used in several configurations tailored to the specific course – with Windows or Linux operating systems and a selection of software for scientific computing (especially Maple and MATLAB, but also department-specific special software). The different configurations were stored as images on a server at the IPVS, where a set of Tablet PCs with the required configuration could easily be prepared.

SP1103

Volume-oriented Modeling as a Foundation of Network-based Co-operative Planning Processes in Structural Engineering

Project type	Schwerpunktprogramm 1103
Funded by	German Research Foundation
Begin	October 2000
End	October 2006
Leader	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Staff	Dr. Ralf-Peter Mundani
Contact person	Prof.Dr. Hans-Joachim Bungartz
Co-operation partner	Prof.Dr. E. Rank (Lehrstuhl für Bauinformatik, TU München)

Brief description

Die ungebremste Steigerung der Rechen- und Speicherleistung von Arbeitsplatzrechnern sowie neue Konzepte der geometrischen Modellierung und der numerischen Berechnungsverfahren lassen erwarten, dass in weniger als 10 Jahren ein erheblicher Teil der computergestützten Planung im konstruktiven Ingenieurbau nicht mehr an dimensionsreduzierten Modellen, sondern an streng volumenorientierten Modellen durchgeführt werden kann. Dies wird weitreichende Folgen für den gesamten Planungsprozess und insbesondere für die Integration der verschiedenen Teilmodelle mit sich bringen. Hierfür werden in diesem Forschungsvorhaben Konzepte entwickelt und deren Leistungsfähigkeit demonstriert.

FIDEUM

Website of FIDEUM

Project type	BMBF support program: Mathematics for innovations in the Industrial and Service Sectors
Funded by	BMBF
Begin	July 2007
End	June 2010
Leader	Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz
Staff	Dr. rer. nat. Stefan Zimmer, Dipl.-Tech. Math. Stefanie Schraufstetter
Contact person	Dr. rer. nat. Stefan Zimmer
Co-operation partner	Prof. Dr. Drs. h.c. Willi Jäger (IWR, University of Heidelberg) Prof. Dr. Markus Reiß (Institute of Applied Mathematics, University of Heidelberg) Prof. Dr. Michael Griebel (Institute for Numerical Simulation, University of Bonn) Thetaris

Brief description

Incomplete markets require new statistical, analytical, and numerical methods, to cope with stochastic volatilities or jumps in the stochastic processes, e.g. These are investigated in a joint project of Universität Heidelberg (with focus on modeling, analysis and statistics), Universität Bonn (with focus on numerics) and SCCS (with focus on software development). The goal of our work in the project is to integrate newly developed methods - especially sparse grid techniques - into the framework of ThetaML, a system of Thetaris GmbH that allows rapid formulation and analysis of complex financial derivatives.

For more details see here.

FOR493

DFG: Numerical Simulation of Fluid-Structure Interactions on Cartesian Grids (FOR493)

Website of the project

Project type	Forschergruppe 493
Funded by	German Research Foundation
Begin	August 2003
End	May 2010
Leader	Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz, Dr. rer. nat. Miriam Mehl
Staff	Bernhard Gatzhammer, M.Sc, Dipl.-Tech. Math. Tobias Neckel
Contact person	Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz
Co-operation partner	Prof.Dr. Krafczyk (Institut für Computeranwendungen im Bauingenieurwesen, TU Braunschweig) Prof.Dr. E. Rank (Lehrstuhl für Bauinformatik, TU München)

Brief description

Im Projekt P6 der DFG-Forschergruppe 493 soll ein streng partitionierter Ansatz zur numerischen Simulation von Fluid-Struktur-Wechselwirkungen weiterentwickelt und an prototypischen und zugleich technisch relevanten Modellkonfigurationen erprobt werden. Für die Strömungsberechnungen wird der auf kartesischen Gittern arbeitende MAC-Code Nast++, entwickelt für die Behandlung zeitabhängiger laminarer Strömungen viskoser inkompressibler Fluide in veränderlichen dreidimensionalen Geometrien, weiterentwickelt und eingesetzt. Zur Berechnung der Antwort der flexiblen Strukturen bringt das Projekt P10 (Prof. Rank, Dr.-Ing. Düster) einen Löser zur strukturdynamischen Simulation in den partitionierten Ansatz ein. Nach zunächst vorzunehmenden Verbesserungen bzw. Erweiterungen am Ströungscode soll die voll transiente (implizite) Kopplung im Sinne der partitionierten Lösung realisiert und im Hinblick auf Robustheit und Stabilität untersucht und optimiert werden. Zur Validierung soll vor allem das Prinzipexperiment FLUSTRUC-A aus Projekt P4 (Prof. Durst, Dr.-Ing. Breuer, Dipl.-Ing. Lienhart) dienen. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten liegt auf der Bereitstellung einer modularen Software-Infrastruktur, die über einheitlich definierte Schnittstellen den einfachen Austausch von Komponenten gestattet und somit in der Forschergruppe beispielsweise zum Vergleich verschiedener Strukturlöser bzw. verschiedener Fluidlöser in unterschiedlichen Szenarien genutzt werden kann. Hierbei findet eine intensive Kooperation der Teilprojekte P6, P8 und P10 statt.

Micropumps

DFG: Modeling and Simulation of Micropumps

Project type	German Research Foundation Project
Funded by	German Research Foundation
Begin	April 2003
End	August 2010
Leader	Dr. rer. nat. Miriam Mehl, Univ.-Prof. Dr. Christoph Zenger
Staff	Dipl.-Inf. Tobias Weinzierl, Dipl.-Tech. Math. Tobias Neckel, Dipl.-Ing. Ioan Lucian Muntean
Contact person	Dr. rer. nat. Miriam Mehl
Co-operation partner	Prof.Dr. Peter Hänggi (Physik, Uni Augsburg)

Brief description

In this project, a new type of micropumps will be examined in detail. The micropump consists of a three-dimensional array of identical pores with periodically but asymmetrically varying diameter, within which a suspension with particles to be sorted is pumped to and fro. The interplay of the flow field and of stochastic thermical forces results - according to the principles of Brownian Motors - in a directed movement of the suspended particles. As the transport direction depends on the dynamically relevant details of the system, in particular for example of the particle size, this hydrodynamical micropump can be used for a continuous and parallel sorting of particles. The Brownian motion of small particles in a time-dependent viscous flow field through a pore with varying diameter represents a challenging and complex hydrodynamical problem. As, however, an as accurate as possible understanding of the underlying physical processes is indispensable for an experimental realization of the micropump, this problem shall be exhaustively examined within this project with the help of a combination of analytical and numerical methods. Special subjects are:

• transport properties of particles in dependence on the parameters particle size, pumping amplitude and frequency, pore shape, etc.,
• Interactions between particles via their volume and hydrodynamical effects,
• efficiency of particle sorting.

DEISA-DECI4

DEISA DECI 4: DRatchet - Particle Transport in Drift Ratchet as an Application Example for High-Performance CFD and Fluid-Structure Interaction =

Project type	Grid Computing-based CFD and FSI Simulations
Funded by	DEISA
Begin	January 2008
End	December 2008
Leader	Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz
Staff	Dipl.-Ing. Ioan Lucian Muntean
Contact person	Dipl.-Ing. Ioan Lucian Muntean
Co-operation partner	Prof.Dr. Peter Hänggi (Physik, Uni Augsburg), Prof.Dr.-Ing. Rodica Potolea (TU Cluj-Napoca)

Brief description

By means of numerical simulations (CFD and FSI), this project contributes to a better understanding of the physical phenomena involved in particle separation methods based on drift ratchets. This will allow for the optimization and tailoring of the system parameters for specific types of particles and transporting flows. The drift ratchet simulation scenario is computationally expensive, especially because of large simulation times with small time steps, multi-scale models, multi-physics phenomena, and the movement of particles in the complex geometry of the ratchets.

In this project, we focus on:

• computation of CFD and FSI simulations on grid computing environments;
• parameter study of drift ratchet scenarios;
• simulation software tuning for different high-performance computing architectures available within DEISA.

Furthermore, we intend to broaden the software package GridSFEA to support and ease the execution of these large and complex simulations on the Grid.

Podstdoctoral Grant Ekaterina Elts

Project type	Postdoctoral grant
Funded by	Bayerische Forschungsstiftung
Begin	August 2008
End	July 2009
Leader	Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz
Staff	Dr. Ekaterina Elts, M.Sc
Contact person	Dr. Ekaterina Elts, M.Sc
Co-operation partner	-

Brief description

This grant will allow Dr. Elts to continue her work in the field of molecular dynamics at the SCCS group.