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Prof. Kai-Uwe Sattler

Vizepräsident für Forschung

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INHALTE

Abgeschlossene DFG Projekte: koordinierte Programme

FOR 421: Magnetofluiddynamik: Strömungsbeeinflussung und Strömungsmessung in elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten

FOR 421: Magnetofluiddynamik: Strömungsbeeinflussung und Strömungsmessung in elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten

Magnetofluiddynamik: Strömungsbeeinflussung und Strömungsmessung in elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten

Förderung: von 2001 bis 2007

Projektleiter: Prof. Dr. André Thess (emeriti)

Fachgebiet: Technische Thermodynamik Fakultät: Maschinenbau

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FOR 1182: Wandnahe Transport- und Strukturbildungsprozesse in turbulenten Rayleigh-Bénard-, Taylor-Couette- und Rohrströmungen

FOR 1182: Wandnahe Transport- und Strukturbildungsprozesse in turbulenten Rayleigh-Bénard-, Taylor-Couette- und Rohrströmungen

Wandnahe Transport- und Strukturbildungsprozesse in turbulenten Rayleigh-Bénard-, Taylor-Couette- und Rohrströmungen

Förderung: seit 2009

Projektleiter: Prof. Dr. Jörg Schumacher

Fachgebiet: Strömungsmechanik Fakultät: Maschinenbau

Die Beschreibung turbulenter Strömungen ist nach wie vor eine der größten Herausforderungen in den Ingenieurwissenschaften und der klassischen Physik. Die großen räumlich-zeitlichen Fluktuationen und die starken Kopplungen zwischen Strukturen auf verschiedenen Längen- und Zeitskalen limitieren die in vollständig aufgelösten Computersimulationen heutzutage erreichbaren Strömungsgeschwindigkeiten und stellen besondere Anforderungen an die Modellierung der Turbulenz. Nur in Idealfällen sind exakte Aussagen möglich. Die Wechselwirkungen zwischen Strukturen auf vielen Größenordnungen dominieren insbesondere in der Nähe von festen Wänden, wie sie bei praktisch allen Strömungen auftreten.
Ausgehend von Ludwig Prandtls Grenzschichtüberlegungen, verfeinert um Symmetrieüberlegungen, sind wichtige Aussagen über die mittleren Geschwindigkeitsprofile erzielt worden. Allerdings führen bei der Berechnung globaler Transportgrößen, wie etwa dem Wärmestrom bei der thermischen Konvektion, Unsicherheiten in den Profilen und Skalenexponenten leicht zu Variationen in den Vorhersagen um mehrere Größenordnungen.
Aufbauend auf Beobachtungen und Einsichten in Grenzschichtdynamiken in den letzten Jahren sollen daher in unserer Forschergruppe sowohl die globalen Skalierungseigenschaften des turbulenten Transportes wie auch die lokalen dynamischen Prozesse in der Nähe fester Wände untersucht und in Zusammenhang gebracht werden. Einen besonderen Erkenntnisfortschritt erwarten wir dabei durch vergleichende Untersuchungen von drei fundamentalen Strömungen, die bisher meist getrennt betrachtet wurden: thermische Konvektion in einer von unten geheizten Zelle (Rayleigh-Bénard), Scherturbulenz zwischen zwei konzentrischen, sich drehenden Zylindern (Taylor-Couette) und druckgetriebene Turbulenz in einer Rohrströmung.
Unsere Arbeiten präzisieren somit die globalen Gesetze des turbulenten Transports. Des Weiteren eröffnen sie neue Perspektiven, die turbulente Dynamik in Wandnähe zu kontrollieren sowie komplexe turbulente Strömungen zuverlässiger in stark reduzierten Modellen zu beschreiben.

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GRK 164: Entwurf analoger und gemischt analog-digitaler Strukturen am Beispiel neuronaler Netze

GRK 164: Entwurf analoger und gemischt analog-digitaler Strukturen am Beispiel neuronaler Netze

Entwurf analoger und gemischt analog-digitaler Strukturen am Beispiel neuronaler Netze

Projektlaufzeit: von 1996-2002

Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Horst-Michael Groß

Fachgebiet: Neuroinformatik und Kognitive Robotik Fakultät: Informatik und Automatisierung

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GRK 1487: Selbstorganisierende Mobilkommunikationssysteme für Katastrophenszenarien

GRK 1487: Selbstorganisierende Mobilkommunikationssysteme für Katastrophenszenarien

Selbstorganisierende Mobilkommunikationssysteme für Katastrophenszenarien

Projektlaufzeit: von 2009-2013

Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Andreas Mitschele-Thiel

Fachgebiet: Integrierte Kommunikationssysteme Fakultät: Informatik und Automatisierung

Heutige Mobilkommunikationssysteme sind hochgradig statisch und unflexibel gegenüber Änderungen jeglicher Art. Dies verhindert sowohl die schnelle Umsetzung innovativer Forschungsideen als auch die schnelle Anpassung an äußere Einflüsse. Der Einsatz von Overlay-Netzen, wie sie z.B. Peer-to-Peer-Systeme nutzen, erlaubt nur eine Flexibilisierung auf die Anwendungsschicht, wogegen sich Forschungen im Bereich des "Software-defined Radio“ auf Funk- und Hardwareaspekte konzentrieren.
Forschungsschwerpunkt im Graduiertenkolleg ist die interdisziplinäre Erforschung der Selbstorganisation in Mobilkommunikationssystemen unter Berücksichtigung von Protokoll-, Netz- und Funkaspekten. Selbstorganisation erlaubt die schnelle Anpassung hochkomplexer Systeme an neue Anforderungen. Damit sollen die Grundlagen für den flexiblen Betrieb zukünftiger Mobilkommunikationsnetze gelegt werden.
Das Forschungsziel des Graduiertenkollegs ist die Entwicklung von Mechanismen zur autonomen, dynamischen, verteilten Koordination (Selbstorganisation) von Mobilkommunikationssystemen und damit die Aufrechterhaltung der Kommunikation auf physikalischer und Netzwerkebene unter sich schnell ändernden Randbedingungen. Im Mittelpunkt steht dabei die Aufrechterhaltung der Kommunikation in Katastrophenfällen, die eine besonders aggressive Herangehensweise an Rekonfiguration und Selbstorganisation erfordern. Die koordinierte Anpassung von Funk-, Protokoll- und Netzaspekten ist wesentlich, um Katastrophendienste bereitzustellen, wie z.B. Lokalisierung von Menschen oder Notfallkommunikation. Zentrale Projektergebnisse sollen in einem gemeinsamen prototypischen Netz unter Katastrophenbedingungen demonstriert werden.
Unser Qualifizierungskonzept zielt auf die Ausbildung und Befähigung von Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftlern zum Einsatz von Methoden der Selbstorganisation in verteilten technischen Systemen, insbesondere Systemen der Mobilkommunikation. Die fachliche Kompetenz der Absolventinnen und Absolventen umfasst Kenntnisse der Nachrichtentechnik als auch der Kommunikationssysteme und -netze. Die Forscherinnen und Forscher im Graduiertenkolleg bilden eine offene Community mit hoher interner Kohärenz, aber auch internationaler Vernetzung.

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SFB 622: Nanopositionier- und Nanomessmaschinen

SFB 622: Nanopositionier- und Nanomessmaschinen

Nanopositionier- und Nanomessmaschinen

Förderung: von 2002-2013

Koordinator: Prof. Dr.-Ing. Eberhard Manske

Fachgebiet: Fertigungs- und Präzisionsmesstechnik Fakultät: Maschinenbau

Im Sonderforschungsbereich werden die wissenschaftlich-technischen Grundlagen zum Entwurf und zur Realisierung von Nanopositionier- und Nanomessmaschinen erarbeitet. Diese Maschinen ermöglichen die Positionierung, Messung, Antastung und Bearbeitung von Objekten mit Nanometerpräzision. Sie werden in zukunftsorientierten Technologien und Techniken (Halbleitertechnik, extreme UV-, Elektronenstrahl- und Röntgenlithografie, Nanoimprinting-Lithografie, Nanostrukturierung, Nanofabrication, Waferlevel-Testing, Mikromechanik, Kristallografie, Mineralogie aber auch Bio- und Gentechnik) zum Einsatz kommen und dort technische, technologische und analytische Operationen mit höchster Präzision und Dynamik ausführen.
Die für den Sonderforschungsbereich resultierenden großen Herausforderungen bestehen darin, dass diese Maschinen Forderungen nach immer größeren Bewegungsbereichen mit extremen Genauigkeiten und hohen Positioniergeschwindigkeiten genügen müssen und neuartige Antastsysteme und Nanotools (Bearbeitungstools) in die Maschinen einzubinden sind.

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SPP 1202: Ultrabreitband-Funktechniken für Kommunikation, Lokalisierung und Sensorik (UKoLoS)

SPP 1202: Ultrabreitband-Funktechniken für Kommunikation, Lokalisierung und Sensorik (UKoLoS)

Ultrabreitband-Funktechniken für Kommunikation, Lokalisierung und Sensorik (UKoLoS)

Förderung: von 2006-2012

Koordinator: Prof. Dr.-Ing. Reiner Thomä (emeriti)

Fachgebiet: Elektronische Messtechnik und Signalverarbeitung Fakultät: Eletrotechnik und Informationstechnik

Ultrabreitbandige Funksysteme (Ultra Wideband, UWB) nutzen prinzipiell den gesamten Frequenzbereich von einigen 100 MHz bis über 10 GHz. Damit werden sowohl die absolute als auch die relative Bandbreite extrem groß. Die große absolute Bandbreite erlaubt eine sehr hohe Orts- bzw. Zeitauflösung für Sensor- und Positionierungsanwendungen, ohne dass Mehr-deutigkeiten auftreten. In der Kommunikationstechnik können entweder extrem große Datenraten über kurze Entfernungen oder niedrige Datenraten energieeffizient über größere Entfernungen übertragen werden. Die sehr niedrige spektrale Leistungsdichte eines UWB-Signals und der große Korrelationsgewinn sind die Voraussetzung für die Koexistenz mit herkömmlichen, schmalbandigen Systemen. Der Koexistenzproblematik kommt dabei eine viel größere Bedeutung zu als bei herkömmlichen Funksystemen. Mit den im UWB-Spektrum enthaltenen niedrigen Frequenzen ist eine Eindringung in bzw. eine Durchdringung von Objekten möglich. Mit UWB-Sensoren können gegenüber schmalbandigen Verfahren viel mehr Informationen über die Materialeigenschaften und die Struktur des durchdrungenen bzw. reflektierenden Mediums gewonnen werden.
Angesichts der extremen Bandbreite stellt die UWB-Technik völlig neue Anforderungen. Das betrifft die nachrichten- und hochfrequenztechnischen Systemkonzepte, die Signalverarbeitung, die Parameterschätzung, die physikalische Interpretation der Messergebnisse sowie den schaltungs- und hochfrequenztechnischen Entwurf der Komponenten. Generell bedeutet die UWB-Technik einen Paradigmenwechsel von Schmalband- zu Breitbandverfahren.
Von einer gemeinsamen bzw. übergreifenden Erforschung der UWB-Technik in den verschiedenen Anwendungsbereichen Kommunikation, Lokalisierung und Sensorik werden enorme Synergieeffekte und ein großer technologischer Fortschritt erwartet. Dieses Schwerpunktprogramm soll mit interdisziplinären Verbundprojekten eine deutschlandweite Vernetzung von Forschungsaktivitäten im UWB-Bereich anregen und zur Einbindung in internationale Forschungsnetzwerke beitragen. Außerdem sollen die Grundlagen der UWB-Technologie für besonders innovative Anwendungsfelder erarbeitet werden

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