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Aktuelles

Von Turbulenzen im Flugverkehr und verstopften Blutgefäßen

26.01.2021 -

Von Turbulenzen im Flugverkehr und verstopften Blutgefäßen

Die Luft- und Raumfahrttechnikerin Dr. Andrea Beck ist die neue Dorothea-Erxleben-Gastprofessorin an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Mit der Gastprofessur fördert die Universität seit über 20 Jahren exzellente Wissenschaftlerinnen und unterstützt gezielt deren fachliche und persönliche Profilierung. Gastprofessorin Beck wird für zwei Jahre am Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik forschen und lehren. Im Fokus ihrer wissenschaftlichen Arbeit steht die Entwicklung von Methoden und Werkzeugen, um Strömungen und Strömungsverhalten zu simulieren.

Download_Beck, Andrea_Dr. (c) Jana Dünnhaupt-6684

Die 1979 in Trier geborene Expertin auf dem Gebiet der Strömungslehre und Thermodynamik studierte an der Universität Stuttgart Luft- und Raumfahrttechnik. Am Georgia Institute of Technology, USA, erwarb sie den Master of Science in „Aerospace Engineering“. Zur Promotion kehrte sie nach Stuttgart zurück und arbeitete als Nachwuchsarbeitsgruppenleiterin. Zu den Ingenieurwissenschaften brachte sie ein Kindheitserlebnis: Im Fernsehen sah sie 1986 den Absturz der Raumfähre Challenger. „Das hat mich tief berührt und war der Punkt, an dem ich begann, mich für Naturwissenschaften und Technik zu interessieren. Ich wollte wissen, was da genau geschehen war, wie das passieren konnte“, beschreibt Andrea Beck ihre Motivation, sich mit Luft- und Raumfahrt zu befassen und für ihren eigentlichen Berufswunsch Astronautin.

Mathematische Antworten auf Fragen der Strömungsmechanik

Doch die Theorie lag ihr mehr und so erforschte sie auf dem Gebiet der Strömungsmechanik alles, was strömt und umströmt wird: Warum fliegen Flugzeuge? Wie fließt das Blut in den Adern und was passiert, wenn diese verstopfen? Wie verhält sich Luft in einem Verbrennungsmotor? Wie strömt die Luft um einen Radsportler und wie sollte er optimal auf dem Fahrrad sitzen? In Magdeburg wird die Wissenschaftlerin daran anknüpfend, Modellketten von Strömungsvorgängen erarbeiten. Dazu wird sie mithilfe der physikalischen Hintergründe des jeweiligen Strömungsverhaltens mathematische Algorithmen konstruieren, um, übertragen auf Computer, rechnergestützt das Strömungsverhalten zu simulieren und die Modelle zu analysieren. Ziel ist es, Modelle zu entwickeln, die auf möglichst viele Anwendungsbereiche übertragen werden können. 

„Die Erxleben-Gastprofessur ist für mich ein absoluter Glücksfall“, freut sich Professorin Beck. „Sie ermöglicht mir eigenverantwortlich zu lehren und unabhängig zu forschen. Hier habe ich die Gelegenheit, mit renommierten Wissenschaftlern zusammen die von mir entwickelten Methoden und Instrumente an konkreten Anwendungen zu testen. Es ist spannend aus einer neuen Perspektive auf die eigene Arbeit zu schauen.“ Die Gastprofessorin möchte die Zeit in Magdeburg vor allem auch dazu nutzen, sich zu vernetzen und Kontakte zu knüpfen. In der Lehre ist geplant, Veranstaltungen im Bereich der Strömungsmechanik sowie der dort vorherrschenden Simulationsmethoden anzubieten. 

Hintergrund Dorothea-Erxleben-Gastprofessur

Mit der Dorothea-Erxleben-Gastprofessur fördert die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg seit 1997/98 exzellente Wissenschaftlerinnen und unterstützt intensiv deren weitere fachliche und persönliche Profilierung. Der Lehr- und Forschungsauftrag wird für die Dauer von zwei Jahren für ein an der Universität vertretenes Fach vergeben, insbesondere auf Gebieten, in denen Frauen unterrepräsentiert sind. Die Professur wird auf Vorschlag der Fakultäten der Universität Magdeburg besetzt. Sie ist nach Dorothea Christiane Erxleben (1715-1762) benannt, die als erste deutsche Frau 1754 den medizinischen Doktortitel erwarb – und das obwohl sie nicht zum Studium zugelassen war. Sie schrieb eine Anfrage an König Friedrich II., der veranlasste, dass sie eine Promotionsschrift einreichen durfte.

 

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Nachhaltig und preisgünstig: Forscher erhalten Wissenschaftspreis für Herstellung bezahlbarer Medikamente

25.01.2021 -

Nachhaltig und preisgünstig: Forscher erhalten Wissenschaftspreis für Herstellung bezahlbarer Medikamente

Mit Pflanzenabfall, Luft und Licht zum Wirkstoff gegen Malaria: Für die Entwicklung eines besonders effizienten chemischen Verfahrens zur Herstellung von Artemisinin verleiht die American Chemical Society (ACS) Andreas Seidel-Morgenstern und zwei Kollegen den „ACS Preis für bezahlbare grüne Chemie“.

Seit 2007 wird jährlich der „ACS Award for Affordable Green Chemistry“ zur Anerkennung herausragender wissenschaftlicher Entdeckungen verliehen, die den Grundstein für kostengünstigere und umweltfreundliche chemische Herstellungsprozesse legen.

Zu den Erfindern der Methode gehören der Chemiker und Biochemiker Prof. Dr. Peter H. Seeberger, Direktor der Abteilung Biomolekulare Systeme am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam, der Chemiker Prof. Dr. Kerry Gilmore von der University of Connecticut, der bis vor kurzem noch als Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung forschte sowie der Verfahrenstechniker Prof. Dr.-Ing. Andreas Seidel-Morgenstern, Direktor am Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme und Lehrstuhlinhaber für Chemische Verfahrenstechnik an der Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik der OVGU in Magdeburg.

Alle benötigten Komponenten zur Wirkstoffherstellung stammen aus der Natur: Als Ausgangsstoff dienen gehäckselte Pflanzenreste des Einjährigen Beifuß und als Katalysator pflanzeneigenes Chlorophyll. Kombiniert mit Sauerstoff und Licht entsteht auf diese Weise im Labor der Wirkstoff Artemisinin in weniger als 15 Minuten. In der Natur braucht die Beifußpflanze dafür drei Wochen. „Das entwickelte chemische Verfahren ist umweltfreundlich und so effizient, dass viel konzentrierter als in der Natur, die hier nachgeahmt wird, gearbeitet werden kann. Auf diese Weise können erschwingliche Malariamedikamente hergestellt werden und gleichzeitig eröffnet das Verfahren neue Möglichkeiten, auch andere Arzneistoffe nachhaltig und trotzdem preiswerter als bisher herstellen zu können“.

Quelle: MPI Potsdam
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20 Jahre Kompetenznetz Verfahrenstechnik Pro3 e.V.

18.01.2021 -

20 Jahre Kompetenznetz Verfahrenstechnik Pro3 e.V.

Das Kompetenznetz Verfahrenstechnik Pro3 steht für die Vernetzung von Industriepartnern mit Forschung und Lehre in der Verfahrenstechnik, dem Bioingenieurwesen und dem Chemieingenieurwesen. Ziel ist die Stärkung der Verfahrenstechnik in Deutschland.

Im Jahr 2020 blickte Pro 3 auf sein 20jähriges erfolgreiches Bestehen zurück.

Gründungsmitglieder im Jahr 2000 waren das MPI für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg, die Universitäten Karlsruhe und Stuttgart und seitens der Industrie die BASF AG, Degussa AG - heute Evonik AG, Siemens AG und Lurgi AG.

Mittlerweile sind 10 Universitäten, u.a. die Otto-von-Guericke-Universität in Magdeburg, fünf Forschungsinstitute und 10 Unternehmen, von KMUs bis zu großen Konzernen Mitglied des Netzwerkes. Die Besonderheit liegt in der Spannweite der Institutionen, die ihre Expertise in das Kompetenznetz einbringen.

Grundlagenforschung, Anwendung und industrielle Produktion in der Verfahrenstechnik besser zusammenzuführen und die Aktivitäten der Mitglieder zu vernetzen, ist das erklärte Ziel des Vereins. So wurden in verschiedenen Arbeitskreisen innovative Themen identifiziert, vorangetrieben und gemeinsame Projekte erfolgreich durchgeführt. Als gelungene Beispiele seien die Initiativen zur Entwicklung eines Feststoffsimulators und Projekte zur Nutzung ionischer Flüssigkeiten und von Brennstoffzellensystemen sowie zur Rohstoff- und Energieeffizienz in der verfahrenstechnischen Produktion erwähnt.

 

(Quelle: Kompetenznetzwerk Verfahrenstechnik Pro 3. e.V.)

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Dr.-Ing. Stefan Hoerner, Preisträger des “Prix européen 2021” Dissertationspreis der Deutsch-Französischen Hochschule

18.01.2021 -

Stefan Hoerner ist Forschungsgruppenleiter am Lehrstuhl für Strömungsmechanik und Strömungstechnik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Mit einem Hintergrund in Maschinenbau und Elektrotechnik promovierte er 2020 in Energie- und Verfahrenstechnik unter gemeinsamer deutsch-französischer Betreuung. In seiner interdisziplinären Arbeit beschäftigt er sich mit neuen Methoden für eine nachhaltige Nutzung der Wasserkraft.

Seine Promotion erfolgte in einem Cotutelle-Verfahren der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und der Universität Grenoble-Alpes und wurde von Prof. Dr.-Ing. Dominique Thévenin und Prof. Thierry Maître betreut. Das Vorhaben wurde durch ein Stipendium der Rosa-Luxemburg Stiftung Berlin und durch die Deutsch-Französische Universität Saarbrücken unterstützt.

Die Verleihung des Preises findet am 28. Januar 2021 in einer Online Veranstaltung statt.

 

Kurzbeschreibung der Dissertation und ihrer gesellschaftlichen Relevanz:

Eine nachhaltige Entwicklung der Energieversorgung rückt Meeresenergie in den Blickpunkt der Forschung, denn die überfällige Abschaltung thermischer Kraftwerke führt zu erheblichen Herausforderungen. Der volatile Charakter erneuerbarer Energiequellen, wie Sonne und Wind, erfordert große Speicher und Regelenergie, um Erzeugung und Verbrauch zueinander anzupassen.

Wasserkraft kann hier unterstützen, da sie kontinuierlich verfügbar und schnell regelbar ist. Leider sind konventionelle Wasserkraftanlagen keine wirklich nachhaltige Technologie. In meiner Dissertation habe ich deshalb hydrokinetische Turbinen untersucht, die ähnlich einer Windkraftanlage ohne Dämme arbeiten.

Der ökologische Eingriff dieser Anlagen ist gering. Der in der Dissertation untersuchte Anlagentyp zeigt eine im Vergleich hohe Flächennutzungseffizienz. Dies ist bei der Installation von Anlagenparks notwendig, da die Ökosysteme der Küsten und Flüsse, die potentiellen Standorte, bereits stark durch Bebauung und menschliche Nutzung beansprucht werden.

In der Dissertation habe ich den Einsatz von bio-inspirierten flexiblen Turbinenschaufeln untersucht, denn diese Turbinen leiden unter starken Vibrationen, die durch die komplizierte Strömung im Rotor entstehen. Dies kann zu Materialversagen führen und steht einer industriellen Nutzung der Technologie entgegen. Je niedriger die Drehzahl desto stärker werden die Belastungen. Gleichzeitig sinkt aber das Schädigungsrisiko von Fischen und Meeressäugern durch die Rotoren. Durch die Entwicklung von neuen numerischen und experimentellen Verfahren war es möglich die Interaktionen der Strömung mit den Schaufeln detailliert zu untersuchen. Ich konnte zeigen, dass flexible Schaufeln sich, ähnlich einer Schwanzflosse, passiv der Strömung anpassen und sie dabei gleichzeitig kontrollieren.

In Konsequenz konnte die Strukturbelastung entscheidend gesenkt und die Effizienz der Turbine verbessert werden. Flexible Schaufeln können deshalb zu einer nachhaltigeren Nutzung der Wasserkraft und insbesondere von Gezeitenenergie bei hoher Flächeneffizienz beitragen.

Hydrokinetische Turbinen werden, neben anderen Aspekten einer ökologisch verträglichen Wasserkraft, wie zum Beispiel der Ethohydraulik, also der Interaktion von Fischen mit Strömungen, weiterhin ein Fokus meiner Forschung bleiben.  Ein Vorhaben zur weiteren Untersuchung der beschriebenen Turbinen startete in diesem Monat mit einer Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Wir werden in den nächsten 3 Jahren mit zwei Doktorand:innen aus der Strömungsmechanik und der Elektrotechnik neue Möglichkeiten zur Verbesserung von Lebensdauer und Effizienz dieser Turbinen untersuchen und in dem Projekt mit meinen Forschungspartnern aus Grenoble zusammenarbeiten.

 

Quelle:

Stefan Hoerner, Characterization of the fluid-structure interaction on a vertical axis turbine with deformable blades, (2020), Thesis, doi: 10.25673/33025, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik & Université Grenoble-Alpes, Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels

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Letzte Änderung: 18.05.2020 - Ansprechpartner: Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH) Manuela Dullin-Viehweg