Südwestmetall Förderpreis: Große Ehrung für Ulmer Preisträgerin

Ihre Dissertation unter Doktorvater Prof. Dr. Karsten Urban von der Universität Ulm trägt den Namen „Mehrphasige adjungierte Optimierung zur effizienten Berechnung von Starrkörperpositionen in Navier-Stokes Strömung“. Mario Trunzer, Vorsitzender der Bezirksgruppe Ulm von Südwestmetall und Geschäftsführer der Liebherr Werk Ehingen GmbH sagt: „Forschung und Entwicklung sind die tragenden Säulen unserer Wirtschaft und damit der Zukunftsfähigkeit unseres Landes.“ Frau Dr. Springer kann derzeit nach erfolgreichem Abschluss ihrer Promotion ihre neu entwickelte Methode bei der Voith Turbo Schneider Propulsion GmbH & Co. KG in der Praxis anwenden. Von der Entwicklung neuester mathematischer Methoden bis hin zu deren erfolgreichem Einsatz in Industrieanwendungen sei es oft ein langer Weg. „Deswegen freut es mich besonders, dass es mir in meiner Arbeit gelungen ist, diesen weiten Bogen von der Theorie bis hin zur Praxis zu schlagen“, führt Dr. Julia Springer aus.

Kurz zusammenfassend könnte man die Arbeit folgendermaßen beschreiben: Das Thema der Arbeit liegt im Bereich der numerischen Strömungssimulation, auch bekannt unter der Abkürzung CFD (computational fluid dynamics). CFD ist eine Berechnungsmethode, die es ermöglicht, komplexe Strömungsphänomene durch numerische Methoden zu modellieren. Sie stellt dabei nicht nur eine kostengünstige Alternative zu Versuchen in Strömungskanälen dar, sondern bietet auch die Möglichkeit, Strömungsphänomene deutlich detaillierter zu untersuchen, als es in Versuchen möglich ist. Besonders aufwendig ist die Simulation von sich bewegenden Körpern, wie beispielsweise von Schiffen, die je nach Fahrtgeschwindigkeit eine unterschiedliche Position im Wasser einnehmen. Aufgrund von Trägheitseffekten musste bisher das Strömungsfeld für tausende von Schiffspositionen berechnet werden. Bei der neu entwickelten mathematischen Herangehensweise hingegen wird ausgenützt, dass in der Endposition gerade ein Kräfte- und Momentengleichgewicht herrscht. Um die Kräfte- und Momentenbilanz in Abhängigkeit von der Schiffsposition zu optimieren, wurde ein effizientes Verfahren beruhend auf der Methode der sogenannten adjungierten Gradientenberechnung entwickelt. Bei dieser Vorgehensweise müssen nur ca. drei Schiffspositionen bis zur Lösung berechnet werden. 

Die Herleitung der Methode ist dabei allgemein gestaltet, so dass sie in Zukunft auch zur effizienten Berechnung einer Vielzahl anderer Optimierungsprobleme in mehrphasiger Strömung verwendet werden kann. „In meinen Augen ist ihre Arbeit ein wirklich herausragendes Beispiel, was man mit neuen rigorosen Methoden der Mathematik und daraus resultierenden neuen Verfahren in der Praxis (hier in den Ingenieurwissenschaften) erreichen kann“, betont Prof. Dr. Karsten Urban von der Universität Ulm. Sie verbinde high level Mathematik mit einem enormen Fortschritt in den Ingenieurwissenschaften.

Zum Werdegang der 29-jährigen Preisträgerin, die in Memmingen geboren ist: Sie studierte von 2004 bis 2009 Mathematik mit Nebenfach Informatik an der Universität Ulm. Das Studium beendete sie erfolgreich als Diplom Mathematikerin mit der Diplomarbeit unter dem Titel „Vergleichende Analyse numerischer Methoden zur Lösung der inkompressiblen Navier-Stokes Gleichungen in OpenFOAM, Comet und FreSCo“.  2014 dann kam die Promotion an der Universität Ulm mit „summa cum laude“. Aktuell arbeitet sie in der Forschung und Entwicklung bei Voith Turbo Schneider Propulsion GmbH & Co. KG in Heidenheim.