Mit High-Performance Computing und Machine Learning zur neuen Generation von kohlenstofffreien Brennkammersystemen

Mit dem ERC-Starting-Grant ausgezeichnet: Prof. Dr. Abdulla Ghani.

Über 80 Prozent der weltweit verbrauchten Energie wird durch Verbrennungsprozesse erzeugt. An diesem Wert wird sich, nach heutigem Kenntnisstand, mittelfristig wenig ändern. Verbrennungsvorgänge, die beispielsweise in industriellen Hochöfen, Haushaltsbrennern, Trägerraketen, Gasturbinen und Triebwerken stattfinden, haben einen negativen Einfluss auf das Klima, und es besteht Handlungsbedarf. Ziel ist es, den Brennstoffverbrauch maximal zu senken, damit Verbrennungsprozesse effizienter, sauberer und leiser werden. Dabei treten instationäre Phänomene auf, die sich aus dem unerwünschten Zusammenspiel zwischen der Akustik, der Verbrennung und der Strömung ergeben. Nicht selten führen diese Ereignisse zu kostspieligen Totalschäden an den Prototypen in der Designphase. Forschung und Industrie bemühen sich, diese Vorgänge fundamental zu verstehen, um daraus die Technologie für morgen abzuleiten.

Das interdisziplinäre Projekt „Taming Combustion Instabilities by Design Principles (TACOS)“, für das Prof. Dr. Abdulla Ghani mit dem ERC-Starting-Grant des Europäischen Forschungsrates (European Research Council, ERC) ausgezeichnet wurde, forscht daran, diese instationären Phänomene auszuschließen. „In dem Projekt verbinde ich Konzepte aus der theoretischen Physik mit hochaufgelösten numerischen Strömungssimulationen von Verbrennungsprozessen, für deren Berechnung Supercomputer benötigt werden. Die hier erzeugten Daten werden mit Methoden des Maschinellen Lernens ausgewertet, um einen zusätzlichen Wissensgewinn zu schaffen“, erläutert Prof. Dr. Abdulla Ghani, der an der TU Berlin das Fachgebiet „Data Analysis and Modeling of Turbulent Flows“ leitet. Der Fokus seiner Forschungen liegt darauf, die derzeitigen technologischen Barrieren zu überwinden, damit kohlenstofffreie Brennstoffe wie zum Beispiel Wasserstoff und Ammoniak effizient genutzt werden können. „So kann meine Forschung einen signifikanten Beitrag zur Energiewende liefern“, sagt Prof. Dr. Abdulla Ghani. Das Vorhaben wird über fünf Jahre mit 1,5 Millionen Euro gefördert.

Mit den „Starting Grants“ unterstützt der ERC international herausragende Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler beim Auf- oder Ausbau einer unabhängigen Forschungsgruppe im Bereich der Grundlagenforschung.

Zur Person:

Prof. Dr. Abdulla Ghani studierte an der TU Berlin Luft- und Raumfahrttechnik mit dem Schwerpunkt Aerodynamik. Von 2012 bis 2015 promovierte er am Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique (CERFACS) in Toulouse (Frankreich). Es folgten mehrjährige Forschungsaufenthalte als Postdoktorand am Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse und an der TU München. Seit 2020 leitet er als Juniorprofessor das Fachgebiet „Data Analysis and Modeling of Turbulent Flows“ an der TU Berlin. Prof. Dr. Abdulla Ghani arbeitet mit international führenden Forschungsteams aus den USA, England, Norwegen und Frankreich zusammen und kooperiert mit lokalen Industriepartnern wie Siemens Energy und Rolls Royce Deutschland.