C. Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses


1. Schritt: MRI Scan g, Rand/Porosität <p0


3. Schritt: Berechne a) Differenz aus CFD und MRI
Ergebnis J = (f(<tö-g)2, b) dessen Gradienten dJ und
c) daraus neue Parameter für Rand/Porosität 0J+f

Abb. 1: Das CFD-MRI
Verfahren schematisch,
welches durch ein Abstiegs-
verfahren grad ientenbasiert
ein Topologieoptimierungs-
problem löst [1],

Verbesserung des Modellsystems
Bei der Anwendung der Methode ist die benötigte Rechenzeit von entscheidender
Bedeutung. Durch zweierlei informatische Optimierungsansätze konnte sowohl
die Single Core Performance als auch die parallele Effizienz entscheidend verbessert
werden. Die Ergebnisse wurden in [2] veröffentlicht und in Stuttgart auf einer
Fachtagung dem Fachpublikum präsentiert. Eine weitere Effizienz- und Stabili-
tätsverbesserung konnte durch das Einführen einer neuen Projektion erzielt wer-
den. Dadurch wird ein optimaler Zustand schneller und robuster, das heißt für
beliebige Startwerte, erreicht. Dazu wurde systematisch die Sensitivität der Kon-
trollvariablen bezüglich des Zielfunktionales untersucht. Mit den verbesserten
Verfahren wurden umfangreiche Tests durchgeführt, die die Validität des Ansatzes
bestätigten.
Das Modellsystem wurde auch um einen Ansatz (Power-Law) zur Simulation
von Blut (nicht-Newtonschen Fluiden) erweitert, implementiert und erfolgreich ge-
testet. Das Setup der Validierungsrechnung wird in dem nächsten OpenLB Release
(www.openlb.net) als Standardbeispiel veröffentlicht.

Erste Machbarkeitsstudie zur Anwendung in der Medizin
Um das entwickelte Modellsystem für medizinische Anwendungen nutzbar zu
machen, ist zunächst eine umfangreiche Validierung mit MRI-Messdaten von ein-
fachen Strömungsproblemen notwendig. Am Gerätezentrum Pro2NMR, einer der
Kooperationspartner, wurden dazu für typische Geometrien Messdaten mit un-
terschiedlichen Ort- und Geschwindigkeitsauflösungen akquiriert (vgl. Abb. 2).
Simulationen sollen im letzten Förderjahr schließlich den Modell- und Simulati-
onsfehler quantifizieren helfen.

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