GRK 2583:  Modellierung, Simulation und Optimierung mit fluiddynamischen Anwendungen

• Fachliche Zuordnung: Mathematik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418178896

Das Graduiertenkolleg (GrK) verfolgt das Ziel, junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in den mathematischen Disziplinen Modellierung, Simulation und Optimierung (MSO) ganzheitlich und anwendungsorientiert auszubilden. Die Forschungsaktivitäten des GrK konzentrieren sich auf die Kernkompetenzen des Teams in den Bereichen mathematische Modellierung, adaptive Diskretisierungen und Approximationsalgorithmen, mathematische Datenanalyse sowie Formoptimierung mit partiellen Differentialgleichungen. Die Forschungsaktivitäten sind eng verknüpft mit herausfordernden fluiddynamischen Fragestellungen, inspiriert durch Hamburg-spezifische simulationsbasierte Anwendungen aus den Bereichen Klimaforschung und Meteorologie, Flugzeug- bzw. Schiffbau und Medizin. Die Ausbildung und Forschung im GrK folgt dabei dem Leitmotiv Mathematik treibt Anwendungen-Anwendungen inspirieren Mathematik. Mit diesem Leitmotiv und seinem inhärent interdisziplinären Zugang hebt das GrK Ausbildung und Forschung im Bereich MSO-Mathematik auf eine neue Stufe; es liefert maßgeschneiderte MSO-Ausbildungskonzepte und Methoden für die simulationsbasierten Anwendungen und wird gleichzeitig durch Fragestellungen inspiriert, die aus komplexen fluiddynamischen Anwendungen erwachsen. Dies geht Hand in Hand mit einem Austausch und gegenseitigem Verständnis von Lehr- und Forschungsparadigmen zwischen den beteiligten Disziplinen und deren wissenschaftlich und gesellschaftlich relevanten Fragestellungen. Das GrK ist wissenschaftlich und im Ausbildungsbereich klar fokussiert. Das Leitmotiv wird durch 9 miteinander thematisch verzahnte Forschungsthemen umgesetzt. Dabei kombiniert jedes Forschungsthema Fragestellungen aus der MSO Mathematik mit einer entsprechenden Anwendung aus der Fluiddynamik. Die gemeinsame Entwicklung und Nutzung von methodischen Bausteinen wird durch ein themenübergreifendes Labor unterstützt. Der wissenschaftliche Austausch innerhalb des GrK findet in Labor-Aktivitäten (siehe Abschnitt 3.4), Ringvorlesungen, Forschungsseminaren, Kolloquien, jährlich stattfindenden Klausurtagungen und Sommerschulen statt. Die internationale Vernetzung des GrK wird durch ein ausgewähltes Gästeprogramm unterstützt, das von weltweit führenden Expertinnen und Experten getragen wird (siehe Abschnitt 4.3). Das GrK wird eingebettet in das Lothar Collatz Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (C3S). Die Installation des GrK erfolgt im Rahmen der etablierten Lothar Collatz Graduierten Schule (LCGS, siehe Abschnitt 6.1). Die Graduiertenausbildung wird durch gemeinsame wissenschaftliche Aktivitäten mit dem C3S und der LCGS unterstützt, z.B. im Rahmen des Lothar Collatz Seminars, sowie durch die Ausrichtung und Teilnahme an dem jährlich in Plön stattfindenden Young Researcher Meeting & Workshop. Darüber hinaus profitiert die Ausbildung vom umfangreichen Angebot der Hamburg Research Academy (siehe Abschnitt 4.2.1). Das Ausbildungskonzept baut auf der Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Personen und Institutionen auf, die im Rahmen der LCGS etabliert wurde, und ist gut verknüpft mit nationalen und internationalen mathematischen Studienprogrammen der beteiligten Universitäten. Das Qualifizierungskonzept ist ausgelegt auf einen schnellen Ausbau der wissenschaftlichen Kompetenzen von Doktorandinnen und Doktoranden. Das Konzept stützt sich auf einen Kanon von Ringvorlesungen der beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler und wird von innovativen Modulen flankiert (z.B. Wissenschafts- und Forschungsdatenmanagement, Entrepreneurship- und Gründerkursen). Mit diesem Zugang hat das GrK ein Alleinstellungsmerkmal und trägt zur interdisziplinären Spitzenforschung an der Schnittstelle von moderner MSO-Mathematik und wichtigen Anwendungsfeldern bei. Hierbei erhalten Doktorandinnen und Doktoranden sowie Postdoktorandinnen und Postdoktoranden eine breite, interdisziplinäre und nachhaltige Ausbildung in allen MSO-Bereichen und sind daher besonders qualifiziert für Tätigkeiten in mathematikorientierter Forschung und Entwicklung in Industrie und Wissenschaft.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Universität Hamburg
• Mitantragstellende Institution: Technische Universität Hamburg
• Beteiligte Institution: Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M)
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Jörn Behrens; Professorin Dr. Sabine Le Borne; Professorin Dr. Christina Brandt; Professor Dr. Ingenuin Gasser; Dr. Peter Korn; Professor Dr.-Ing. Thomas Rung; Professor Dr. Martin Siebenborn, bis 11/2022; Professor Dr. Winnifried Wollner, seit 11/2022
• Sprecher: Professor Dr. Armin Iske