Projektbeschreibung
Effiziente Ansätze zur Simulation 3D-verdünnter Strömungen
Die Boltzmann-Gleichung ist für die mathematische Modellierung kleiner und großer physikalischer Systeme, vom Elektronentransport bis zur galaktischen Dynamik entscheidend. Mit ihr können zudem Phänomene in verdünnten Gasen vorhergesagt werden, die für viele aktuelle High-Tech-Anwendungen wie Mikroelektronik und Höhenflüge von Bedeutung sind. Das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt HYPERBOLE wird sich mit dem Bedarf an effizienteren numerischen Methoden zur Lösung der Boltzmann-Gleichung befassen. Um die Simulationseffizienz verdünnter 3D-Strömungen zu verbessern, werden die Forschenden die Kronecker-Struktur und die strukturellen Eigenschaften der Gleichung nutzen. Die neu entwickelten Verfahren werden erstmals in ein Hochleistungsrechensystem integriert und in einer industriellen Photolithographie-Anwendung eingesetzt.
Ziel
The Boltzmann equation is highly important in mathematical modeling of physical systems large and small, from galactic dynamics to electron transport. Its range of applicability exceeds that of well-known continuum models, such as the Navier-Stokes-Fourier equations. In particular, the Boltzmann equation can accurately predict rarefied gas phenomena, which occur in a wide variety of high-tech 21st century applications, such as microelectronics, plasma physics, and high altitude flight. While numerical methods for continuum models are well established, numerical methods that accurately and efficiently solve the Boltzmann equation are undeveloped. The main objective of this research proposal is to enable three-dimensional numerical simulation of rarefied flows by developing accurate and efficient numerical solution procedures for ``the method of moments'' to numerically solve the Boltzmann equation. The approach described herein is innovative and original as it is the first to exploit Kronecker structure and structural properties of the Boltzmann equation to improve efficiency. The developed techniques will be consolidated into a high performance computing framework and applied, for the first time, to an industrial photolithography application. The proposed research involves a private-public partnership between domain experts in ``the method of moments'' at the Technical University of Eindhoven (TU/e) and experts in ``photolithography'' at ASML. If awarded, this proposal will allow me to lay the groundwork necessary to achieve a paradigm-shift in numerical simulation of rarefied gas flows. It could emanate into a successful line of research for the coming decade, with academic as well as commercial interests aligned with my career goals. I am highly motivated and uniquely positioned to carry out this research due to my specialistic expertise in efficient solution methodologies and my interdisciplinary training in mathematics, computational science and engineering.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2022-PF-01
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HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF -Koordinator
5612 AE Eindhoven
Niederlande