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Mechatronik-Projekt am Linz Institute of Technology (LIT)

(19.6.2017) Das Linz Institute of Technology (LIT) wurde 2015 mit Mitteln des Ministeriums und des Landes OÖ an der JKU YOUNG, Lichtenegger.jpgeingerichtet, um Hochrisiko-Projekte fördern zu können und exzellente Forscherinnen und Forscher für die JKU zu gewinnen. Auch der wissenschaftliche Nachwuchs und interdisziplinäre Forschung soll damit gestärkt werden. Eines der Projekte, die in der ersten Ausschreibungsrunde 2016 genehmigt wurden, wird von Dr. Thomas Lichtenegger von der Abteilung für Particulate Flow Modelling geleitet und befasst sich mit komplexe Strömungen und wiederkehrenden Mustern.

Viele komplexe Strömungen zeigen wiederkehrendes Verhalten, etwa die Blasenbildung in den riesigen Reaktoren der chemischen Prozessindustrie, in denen Polymerpartikel durcheinander gewirbelt und durchmischt werden oder die turbulenten Wirbel in Flüssigstahl in sogenannten Stranggussanlagen.

Die Simulation solch großer, komplexer Systeme ist extrem zeitaufwendig, liefert aber wertvolle Informationen über deren Eigenschaften. Lichtenegger entwickelt im Rahmen seines LIT-Projekts Methoden, mit denen man effizienter und schneller Einsicht in diese Prozesse bekommen kann.

„Das kann man sich vorstellen wie bei einem Topf mit kochendem Wasser, in dem Luftbläschen aufsteigen. Man hat den Eindruck, dass sich das Muster der aufsteigenden Bläschen wiederholt“, sagt Lichtenegger. Und diese wiederkehrenden Muster in dynamischen Systemen versucht er zu finden und in der Folge aus deren Entwicklung zu lernen.

Mit derzeit gängigen Simulationen gelingt eine Darstellung großskaliger Strömungen nur für wenige Sekunden, Lichteneggers Ziel aber ist, eine Abbildung über längere Zeiträume zu ermöglichen.

„Die Echtzeitfähigkeit werden wir im LIT-Projekt wahrscheinlich noch nicht schaffen“, meint er, „aber wir werden zeigen, dass wir mit unserer Methode ein sehr mächtiges Tool entwickelt haben, das konventionelle Simulationen um einen Faktor 100 – 1000 beschleunigen kann.“

Neben industriellen Anwendungen sieht Lichtenegger prinzipiell auch Möglichkeiten in anderen Bereichen, wo es Strömungen mit wiederkehrendem Verhalten gibt. So ließen sich die entwickelten Methoden auf so diverse Gebiete wie die Blutströmung im menschlichen Herz, die atmosphärische Ausbreitung von Feinstaub oder das Sedimentationsverhalten von Flüssen anwenden.

Lichtenegger leitet seit 2014 in der Abteilung für Particulate Flow Modelling an der JKU die Forschungen zur mesoskaligen Lichtenegger Thomas.jpgModellierung granularer Strömungen.

Nach dem Studium der theoretischen Physik mit Fokus auf quantenmechanischen Vielteilchensystemen an der JKU verbrachte er ein Jahr als PostDoc an der University at Buffalo, New York, wo er sich weiter in die Thematik von Quantenflüssigkeiten vertiefte. „Auf der Suche nach neuen Herausforderungen wollte ich mich aber mit etwas beschäftigen, das ein breiteres Anwendungsspektrum aufweist.“, sagt Lichtenegger.

Das LIT-Projekt wird die Grundlage seiner Habilitation sein. Er schätzt den wissenschaftlichen Freiraum, den er damit bekommt, „denn normalerweise kooperieren wir eng mit industriellen Partnern und sind damit automatisch mit sehr vielschichtigen Fragestellungen konfrontiert. Aber in diesem Projekt kann ich mir die Grundlagen überlegen, und die Physik, die dahinter steht.“