Mathematik Schlüsseltechnologie Für Die Zukunft: Verbundprojekte Zwischen Universität Und Industrie

ISBN-13: 9783642644535 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 636 str.

K. -H Hoffmann; Willi Jager; Thomas Lohmann

Opis

Der vorliegende Band vermittelt einen aktuellen Einblick in funfzig Verbundprojekte zwischen Hochschulinstituten und Industrieunternehmen, die gefordert werden durch das Bundesministrium fur Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie. Die vorliegenden Artikel entstanden auf der Grundlage von Vortragen, die anlasslich des BMBF-Statusseminars im Oktober 1995 in Munchen gehalten wurden. Sie beschreiben sowohl die grundlegenden mathematischen Fortschritte, als auch die Ansatze zur Losung konkreter Anwenderprobleme. Deren Spektrum reicht von der Bildverarbeitung uber chemische Reaktionen, Computertomographie, Fahrzeugdynamik, Muster- und Strukturerkennung, Prozesssteuerung und Roboter in der industriellen Praxis bis hin zu Stromungsvorgangen und Verkehrsfuhrungssystemen."

Spis treści

1 Nichtlineare Differentialgleichungen.- 1.1 Strömungen.- Numerische Modellierung von Gasbrennern - Berechnung schwachkompressibler Gasströmungen.- Numerische Modellierung eines Gasbrenners - Laminare, vorgemischte Flammen.- Finite-Elemente-Lösung inkompressibler und nichtisothermer Innenströmungen.- Entwicklung eines Partikelverfahrens für reaktive Strömungen in verdünnten Gasen.- Zur numerischen Simulation des Ladungswechsels im Verbrennungsmotor.- Modellbildung für Grenzflächeninstabilitäten zwischen strömenden Medien zur Prozeßoptimierung bei der Metallpulverherstellung.- 1.2 Reaktoren und Chemische Prozesse.- Projektionsverfahren zur Simulation von Copolymerisationsprozessen.- Thermisch stabiles Upscaling einer exothermen Modellreaktion.- Numerische Lösung großer strukturierter DAE-Systeme der chemischen Prozeßsimulation.- Hochauflösende Modellierung von SOFC-BrennstofFzellen.- Effiziente dreidimensionale numerische Simulation eines Reaktorkerns.- 1.3 Verhalten und Bearbeitung von Materialien.- Eine Modifikation des Plastizitätsmodells von Mröz mit abklingendem Ratchetting.- Adaptive Materialien und Strukturen - Mathematische Modellierung und Simulation.- Kopplung von Finite-Element- und Randelementmethoden für die numerische Simulation von piezokeramischen Strukturen.- Thermische Materialbearbeitung mit Laserstrahlung: Schmelzschneiden.- 1.4 Elastisches Verhalten von Maschinenteilen.- Deformation einer elastischen Flexlippe.- Entwicklung vorkonditionierter Iterationsverfahren für Randelementmethoden der Thermoelastizität auf Parallelrechnern.- 1.5 Poröse Medien.- Optimierung von Anlagen zur Bodenluftabsaugung.- Numerische Simulation und Identifizierung reaktiver Flüssigkeiten in einer Chromatographiesäule.- Trägerbeeinflußter und lösungsvermittelter Transport von Umweltchemikalien in porösen Medien.- Diffusions-Reaktionsprobleme in ungesättigten porösen Medien.- 1.6 Mikroelektronik und Halbleiter.- Optimale Systeme in der Mikroelektronik - Stabilität von Oszillatorschaltungen.- Effiziente Eigenmodenberechnung für den Entwurf integriert-optischer Chips.- Modellierung und Simulation von Quantum-Well-Halbleiterlasern.- Mehrdimensionale Simulation von Hochtemperaturprozessen in der Siliziumtechnologie.- Zu einigen Fragen der Modellierung und Simulation bei der Entwicklung von SiGe-Heterojunction-Bipolartransistoren.- 1.7 Fahrzeugdynamik.- Entwicklung Mathematischer Software für die Gesamtfahrzeugsimulation.- Differentialgleichungen und singuläre Mannigfaltigkeiten in der dynamischen Simulation von Rad-Schiene-Systemen.- 2 Geometrische Datenverarbeitung und Visualisierung.- 2.1 Visualisierung und Bilddatenkompression.- Glattes Füllen n-seitiger Lücken.- Glätten von Flächen.- Erkennung, Beschreibung und Visualisierung molekularer Strukturen.- Bilddatenkompression mit Wavelet-Methoden.- 2.2 Tomographie und Anwendungen.- Algorithmen für die 3D - Computer - Tomographie bei zerstörungsfreien Prüfverfahren.- 3D-Visualisierung von Tomogrammdaten zur Operationsplanung, Operationssimulation und optimalen Positionierung dentaler Implantate.- Segmenteinteilung der Leber: Operationsplanung, Therapieüberwachung und Anatomie.- Schallpyrometrie.- 2.3 Bildverarbeitung und Qualitätskontrolle.- Mathematische Werkzeuge in der Bildverarbeitung zur Qualitätsbeurteilung von Oberflächen.- Verfahren zur statistischen Analyse von gestörten Gitterstrukturen.- 3 Optimierung und Steuerung.- 3.1 Regelungstheorie und Prozeßsteuerung.- Nichtlineare reduzierte Modellbildung und nichtlineare H?-Regelung einer Zweistoffdestillationskolonne.- Modellreduktion und dynamische Beobachter für Torsionsschwingungen in Turbosätzen.- Prozeßoptimierung bei Industrieöfen.- Mathematische Behandlung der optimalen Steuerung von Abkühlungsprozessen bei Profilstählen.- 3.2 Automatisches Entwerfen.- Automatisiertes Design von St ab werken, Bauteilen und Materialien.- 3.3 Roboter in der industriellen Praxis.- Schnelle Roboter am Fließband: Mathematische Bahnoptimierung in der Praxis.- Parameteridentifikation, Bahnoptimierung und Echtzeitsteuerung von Robotern in der industriellen Anwendung.- 3.4 Einsatzplanung.- Optimale Blockauswahl bei der Kraftwerkseinsatzplanung.- Optimaler Mitarbeitereinsatz am Arbeitsplatz.- 3.5 Verkehrsplanung.- Linienoptimierung — Modellierung und praktischer Einsatz.- Optimierung des Fahrzeugumlaufs im Öffentlichen Nahverkehr.- Optimale Linienführung und Routenplanung in Verkehrssystemen.

O autorze

In fünfzig Artikeln werden Verbundprojekte vorgestellt, in denen Hochschulen und Industrieunternehmen miteinander kooperieren. Forscher und Anwender erfahren hier den aktuellen Stand bei der Entwicklung der Grundlagen für wichtige Disziplinen der Mathematik als auch einen Einblick in deren Anwendung zur Lösung konkreter Probleme der industriellen Praxis.

Blurb

Fünfzig vom Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie geförderte Verbundprojekte zwischen Hochschulen und Industrie zeigen, daß Mathematik einen wichtigen Beitrag zur Lösung komplexer Fragestellungen in Industrie und Gesellschaft leistet. In den vorliegenden Artikeln werden jeweils sowohl die erzielte Erweiterung der mathematischen Grundlagen als auch die konkreten Schritte zur Lösung eines aktuellen Anwenderproblems beschrieben. Aus mathematischer Sicht lassen sich die Beiträge in drei Gruppen einteilen: - Entwicklung von Algorithmen und Lösungsmethoden für komplexe Systeme nichtlinearer Differentialgleichungen, - mathematische Methoden der geometrischen Datenverarbeitung und Visualisierung, - Optimierung und Steuerung technischer Systeme. Dabei umfaßt das Spektrum der Anwenderprobleme so verschiedenartige Komplexe wie - Bildverarbeitung - chemische Reaktionen - Computertomographie - Elastizität - Fahrzeugdynamik - Halbleiter - Muster- und Strukturerkennung - Materialverhalten - poröse Medien - Prozeßsteuerung - Regelungstheorie - Roboter in der industriellen Praxis - Strömungsvorgänge - Verkehrsführung