14. Charakterisierung von durchströmten Gefäßen (WIN-Programm)

Zur Realisierung sind zum einen neue effiziente numerische Verfahren zur
Topologieoptimierung und Modellkalibrierung zu entwickeln und diese in Algo-
rithmen umzusetzen. Zum anderen sind die gegenwärtigen MRI-Verfahren hin-
sichtlich Genauigkeit und Reduktion der Messzeit durch Kombination mit den
neuentwickelten Algorithmen zu verbessern und auf das medizinische Anwen-
dungsszenario anzuwenden. Anhand theoretischer Testszenarien und einer kon-
kreten Anwendung sollen schließlich folgende grundlegende Fragen beantwortet
werden: In welchem quantitativen Umfang lässt sich die Qualität gemessener
Flussgeschwindigkeiten, Partikelbahnen, Drücke und Wandschubspannung mit
der entwickelten Methodik verbessern? Welche Bilddaten in welcher Qualität und
welche Rechengenauigkeit sind für eine festgelegte Qualitätsverbesserung not-
wendig? Dies ist erstens durch einen Vergleich mit MRI-Strömungsmessungen
ohne CFD-Simulation und zweitens einem Vergleich mit CFD-Simulationen auf
Basis von MRI-Fluss-Messungen und ohne Kalibrierung der Gebietsgrenzen zu
beantworten.
Es werden Beiträge zu den vier Wissenschaftsbereichen Mathematik, Infor-
matik, Medizin- und Messtechnik geleistet. Bei den Arbeiten im Bereich der Ma-
thematik steht ganz allgemein die grundlegende Modellbildung bei kombinierten
Mess-Simulationsverfahren und speziell die grundlegende Weiterentwicklung
der adjungiertenbasierten Optimierungsverfahren mit LBM im Vordergrund, die
jeweils, auch losgelöst von der hier betrachteten Anwendung CFD-MRI betrach-
tet, noch weitgehend unerforscht sind. Mit Hilfe informatischer Methoden gilt
es, das Verfahren durch hierarchische Ansätze effizient für die Verwendung von
Hochleistungsrechnern zu machen, was ebenfalls in der angedachten Dimension
grundlegenden Charakter besitzt. Das CFD-MRI wird vor allem im medizini-
schen Bereich neue Ansatzpunkte liefern, um die Diagnostik zu verbessern und
so zu einem besseren grundlegenden Verständnis von z.B. Perfusionsstörungen
oder Plaquebildung beizutragen. Für die Disziplin Messtechnik ergeben sich
durch das neue Verfahren aber auch weitere interessante Einsatzgebiete für die
MRI-Technik. So könnte in Zukunft zum Beispiel das CFD-MRI für die An-
wendung im Bereich der Verfahrenstechnik zur Erfassung von Foulingprozessen
eingesetzt werden, die mit herkömmlichen Messmethoden heutzutage nicht er-
fassbar sind.

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