Bionik mit Höchstleistung: Norddeutscher Verbund für Hoch- und Höchstleitungsrechnung bewilligt umfangreiches Rechenkontingent für das Bionik-Innovations-Centrum der Hochschule Bremen

Konkrete Anwendung bei Projekt zur Reduzierung des Treibstoffbedarfs von Schiffen

Blattausschnitt von Salvinia molesta mit aufliegendem Wassertropfen
(lifePR) ( Bremen, )
Der Norddeutsche Verbund für Hoch- und Höchstleitungsrechnung (HLRN) hat für das Bionik-Innovations-Centrum (B-I-C) der Hochschule Bremen ein umfangreiches Rechenkontingent bewilligt. Dieses umfasst die Nutzung von 1 Million NPL (Leistungseinheiten), das zugeteilte Kontingent einem Wert von 260.000 Euro entspricht. Die markante Steigerung der nun am B-I-C verfügbaren Computerleistung dient der numerischen Simulation strömungstechnischer Phänomene im Grenzschichtbereich zwischen Oberflächen und den sie umströmenden Fluiden.

Angesiedelt ist das Projekt im Rahmen des EU-geförderten Projekts AIRCOAT („Air Induced friction Reducing ship COATing“), in dem sich zehn internationale Partner zur Aufgabe gestellt haben, den Treibstoffbedarf von Großschiffen wie Containerfrachtern durch eine bio-inspirierte Optimierung der Schiffswandoberfläche zu senken. Biologisches Vorbild ist hierbei der Schwimmfarn Salvinia: Dieser kann auch unter Wasser eine Luftschicht an seiner Oberfläche halten. Der nach ihm benannte Salvinia-Effekt soll nun auf das Unterwasser-Schiff übertragen werden. Gelingt dies, kann durch die Luftschicht am Rumpf der Reibungsverlust deutlich reduziert werden, was zu niedrigerem Treibstoffbedarf führt.

Allerdings liegt auch hier, wie so oft, der sprichwörtliche Teufel im Detail. Im Original wird das Phänomen der Luft-Anhaftung durch eine äußerst komplexe Oberflächenstrukturierung ermöglicht. Eine Eins-zu-Eins-Übertragung vom Vorbild zum Schiffrumpf ist daher nicht möglich. Im Rahmen des Forschungsprojektes gilt es, die relevanten Einflussfaktoren zu identifizieren und auf geeignete Art und Weise zu übersetzen. Hier stoßen sowohl experimentelle als auch numerische Ansätze schnell an die Grenzen des Machbaren.

Zumindest letztere erreichen durch die Nutzungsgenehmigung des HLRN nun massive Unterstützung. „Erstmals können wir die kniffeligen Vorgänge an der Oberfläche nun auch numerisch komplex kalkulieren,“ freut sich Christoph Wilms, wissenschaftliche Mitarbeiter im AIRCOAT-Projekt. Prof. Dr. Albert Baars, Projekt-Leiter am B-I-C ergänzt: „Ohne die Zugriffoptionen auf die Höchstleitungsrechner des HLRN wäre an eine seriöse Abbildung der sowohl strukturell wie fluidmechanisch herausfordernden Aspekte überhaupt nicht zu denken. Wir erwarten aus den Simulationen tiefgreifend neue Einsichten in Fluid-Struktur-Wechsel-Wirkungen im Allgemeinen wie insbesondere für die AIRCOAT-Ziele.“ Prof. Dr. Antonia Kesel, Co-Projektleitung, ergänzt: „Wir haben hier nun die Chance wirklich substanzielle Fortschritte zur Entwicklung geeigneter Oberflächenstrukturen zu machen. Das kann nicht hoch genug bewertet werden, denn der ökonomische Profit durch Reduktion der Treibstoffkosten lässt sich direkt in einen ökologischen überführen: reduzierter Treibstoffverbrauch resultiert in reduzierter Emission von CO2, Stick- und Schwefeloxiden.“

Damit adressiert das Projekt hier par excellence den zukunftsorientierten Themenkomplex der Bioökonomie, Thema des Wissenschaftsjahres 2020/21.“ Kesel ergänzt: „Natürlich freut uns die Zuteilung des Rechenkontingents im Jubiläumsjahr ,50 Jahre Hochschulen der Angewandten Wissenschaften (HAW)‘ nochmals besonders, zeigt sie doch auf, dass längst auch an HAWs Hochleistungsforschung betrieben wird.“
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