Unsere Institute
Das CES Studium wird von einer Vielzahl von Instituten an der RWTH getragen. Es stehen die Vorlesungen und Projekte aus 3 Fakultäten und 2 Fachgruppen zur Auswahl. Die wichtigsten Institute des B.Sc.-Studiengangs grüßen dich hier. Finde mehr über sie heraus!
Computational Analysis of Technical Systems (CATS)
Hallo,
ich bin Prof. Marek Behr und leite den Lehrstuhl für Computergestützte Analyse Technischer Systeme. Im CES Bachelor-Studium unterrichte ich Mechanik I & II zur Statik und Dynamik im ersten und zweiten Fachsemester. Für das CES Master-Studium bieten wir diverse Vorlesungen an, die auf dem erlernten Wissen aus der Mathematik, Ingenieurwissenschaften und Informatik aus dem CES-Bachelor Studium aufbauen, wie zum Beispiel Finite Elemente in der Fluiddynamik, Isogeometrische Analyse, Numerische Methoden der Fluid-Struktur-Interaktion, oder Paralleles Rechnen für computergestützte Mechanik. Außerhalb der Vorlesungen bieten wir den CES-Studenten HiWi Stellen und spannende Abschlussarbeiten an.
Prof. Marek Behr
Numerische Methoden für Blutströmungen
Patienten, die auf eine Herztransplantation warten, erhalten häufig eine
temporäre Blutpumpe, um das erkrankte Herz in seiner Funktion als Pumpe
zu unterstützen. Die Blutpumpen belasten die roten Blutkörperchen mehr
auf Zug und Scherung als sie normalerweise durch das Herz belastet
werden. Dadurch können die Blutkörperchen beschädigt werden. Solche
Belastungen lassen sich experimentell nicht lokal messen, können aber
mithilfe von numerischen Simulationen berechnet werden. Die unten
gezeigte Simulation berechnet das Strömungs- und Druckfeld vom Blut
mithilfe der Navier-Stokes Gleichungen für eine rotierende
Zentrifugalpumpe. Entlang der Bahnkurven ist farblich die Belastung der
Blutkörperchen dargestellt.
Applied and Computational Mathematics (ACoM)
Hallo,
ich bin Prof. Dr. Manuel Torrilhon und leite den Lehrstuhl für Angewandte und Computer-gestützte Mathematik. Im CES Bachelor-Studium unterrichte ich die mathematische Grundlagen. Dazu gehören neben der Analysis und linearen Algebra vor allem die numerischen Methoden, die im Herzen von allen Computer-Simulationen liegen. Meine Forschung in angewandter Mathematik hat diverse Anknüpfungen zu Computational Engineering Science und mein Institut bietet CES-Studis viele Möglichkeiten zu fortgeschrittenen Vorlesungen, Abschlussarbeiten oder sogar Promotionsstellen. Herzlich willkommen an der RWTH und bei CES!
Prof. Dr. Manuel Torrilhon
ACoM
Applied and Computational MathematicsNumerische Verfahren für Differentialgleichungen
Numerische Methoden werden unter anderem benutzt um die partiellen
Differentialgleichungen der Strömungslehre zu lösen. In dem Video
unten trifft ein Gas mit Überschallgeschwindigkeit von links auf
eine Stufe. Die Bilder zeigen eine 2-dimensionale Schnittfläche
durch die Strömung. Es entsteht eine Stoßwelle die die Gas-Moleküle
komprimiert und welche dann von den Wänden weiter reflektiert wird.
Die Numerik benutzt Rechengitter mit endlich vielen Funktionswerten,
die die Dichte und Strömungsgeschwindigkeit approximieren. Das
Computerverfahren ist in der Lage sein, die Situation zu jeder Zeit
zu erkennen und das Rechengitter entsprechend anzupassen (Adaptive
Methoden).
Software and Tools for Computational
Engineering (STCE)
Hallo,
seit 2004 leite ich das Lehr- und Forschungsgebiet "Software and Tools for Computational Engineering" (STCE) im Fachbereich Informatik der RWTH. Im Rahmen der Lehre im Studiengang CES bietet STCE neben Grundlagen der Programmierung und Softwareentwicklung insbesondere Veranstaltungen auf dem Gebiet des Algorithmischen Differenzierens und dessen Verwendung im Kontext von numerischer Simulation und maschinellem Lernen an. All das spiegelt sich auch in Themen für Seminar-, Bachelor- und Masterarbeiten nieder. Sprechen Sie mich an. Ich freue mich auf Sie!
Uwe Naumann
Algorithmisches Differenzieren vereint Aspekte
der angewandten numerischen Mathematik mit informatischen Herausforderungen an die algorithmische Umsetzung und nachhaltige Implementierung im Kontext einer Vielzahl von Anwendungen in den Natur-, Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften. Es passt sich damit nahtlos in das interdisziplinäre Forschungsumfeld an der RWTH im Allgemeinen und in den Bereich CES im Besonderen ein. Die Animation visualisiert eine differenzierte Strömung um unser "in Stein gemießeltes" Akronym. Die Farbgebung repräsentiert die Evolution der auf Differentiation basierenden Wirbelstärke.
Aachener Verfahrenstechnik (AVT)
Hallo,
ich bin Prof. Alexander Mitsos und leite den Lehrstuhl für Systemverfahrenstechnik an der Aachener Verfahrenstechnik (AVT). Im Bachelorstudiengang Computational Engineering Science (CES) lehre ich im Fach *Simulationstechnik I&II*, wie technische Fragestellungen mithilfe von Simulationsmodellen systematisch analysiert und beantwortet werden können. Außerdem werden die CES-Fächer Material- und Stoffkunde und Modellgestützte Schätzmethoden sowie viele CES-Wahlfächer an der AVT gelehrt. Ziel der Systemverfahrenstechnik ist es, Probleme in der Verfahrenstechnik mit computergestützten Methoden zu lösen. Gleichzeitig werden die Methoden anhand der Erfahrung mit ihrer Anwendung in der Verfahrenstechnik weiterentwickelt. Dabei liegt der Fokus auf gesellschaftlichen Herausforderungen, insbesondere der Energiewende der Kreislaufwirtschaft. In unseren Vorlesungen bringen wir CES-Studis die nötigen Kompetenzen bei. An der AVT.SVT bieten wir die Möglichkeit, in Abschlussarbeiten, als Hilfskräfte oder Promovierende selbst die Wissenschaft voranzubringen. Herzlich willkommen an der RWTH und bei CES!
Prof. Alexander Mitsos, PhD
Bioraffinerie and Digital Twins
Ein wichtiges Projekt an der AVT ist das Kompetenzzentrum NGP²
Bioraffinerie: eine technische Versuchsanlage zur Herstellung
erneuerbarer Kraftstoffe aus Biomasse. Indem die Versuche über übliche
Labormaßstäbe hinaus skaliert werden, können die Methoden und Prozesse
bis kurz vor die industrielle Nutzbarkeit (TRL-7) entwickelt werden.
Dabei werden verschiedene Methoden von Messtechnik über Simulation und
Optimierung bis zu Regelung angewendet. Diese Methoden erfordern
verschiedenste Kompetenzen aus CES: So werden Grundlagen der Simulation
in Simulationstechnik gelehrt, physikalisch
motivierte Modelle in
Modellgestützte Schätzmethoden parametrisiert,
und der Betrieb
mithilfe von Kenntnissen aus Angewandter Numerischer
Optimierung
optimiert. Dabei spielt Machine Learning eine entscheidende Rolle: Es
unterstützt die optimale Versuchsplanung, die Messung charakteristischer
Produkteigenschaften sowie die Modellierung und Optimierung von
Produkten und Prozessen.
Institute for Combustion Technology (ITV)
Hallo,
Ich bin Prof. Dr. Heinz Pitsch und leite das Institut für Technische Verbrennung (ITV) an der RWTH Aachen. Im Bachelorstudiengang Computational Engineering Science (CES) bieten wir die Fächer Messtechnik und Datenanalyse, Thermodynamik sowie Numerische Strömungsmechanik an. Darüber hinaus haben wir Vorlesungen im Bereich der Energietechnik, die sich mit Verbrennungsprozessen, turbulenten Strömungen und erneuerbaren Energieträgern befassen. Mein Ziel ist es, in unseren Vorlesungen ein fundiertes Verständnis der Grundlagen zu vermitteln, damit Studierende komplexe technische Fragestellungen besser verstehen und analysieren können. Anhand praktischer Beispiele erläutern wir, wie die statistische Datenanalyse funktioniert, und entwickeln gemeinsam mit den Studierenden ein Computerprogramm zur Berechnung von Strömungen. In der Vorlesung Thermodynamik veranschaulichen wir mittels zahlreicher Experimente die zugrunde liegenden physikalischen Prozesse und vermitteln so ein Verständnis für die thermodynamische Analyse technischer Systeme.
Prof. Dr. Heinz Pitsch
Das Institut für Technische Verbrennung
ist breit aufgestellt: Wir
verfügen sowohl über eine experimentelle Abteilung mit eigenem Labor als
auch über einen Bereich für numerische Simulationen. Beide Abteilungen
arbeiten eng zusammen, damit experimentelle Ergebnisse mithilfe
numerischer Modelle besser verstanden und umgekehrt Simulationen durch
Experimente validiert werden können. Für unsere numerischen Simulationen
setzen wir die leistungsstärksten Supercomputer in Deutschland und
Europa ein.
Ein wichtiger Schwerpunkt ist die Erforschung nachhaltiger
Energieträger, wie Wasserstoff und Ammoniak. Die für diese
Untersuchungen erforderlichen Simulationen spiegeln das gesamte Spektrum
des Bachelorstudiengangs Computational Engineering Science (CES) wider:
Strömungsmechanik wird benötigt, um das Strömungsfeld der Verbrennung zu
berechnen, während für die Verbrennung selbst thermodynamische und
chemische Grundlagen wesentlich sind. Alle physikalischen Prozesse
müssen mathematisch beschrieben, numerisch gelöst und schließlich
effizient implementiert werden. Das CES-Studium bereitet Studierende
optimal auf diese vielfältigen Aufgaben vor.
Zudem nutzen wir auch maschinelles Lernen, um viele komplexe Probleme
schnell und präzise zu lösen. Hierbei setzen wir neben physikalischen
Modellen auch datenbasierte Ansätze ein.
Regelungstechnik (IRT)
Hallo,
ich bin Prof. Dr.-Ing. Heike Vallery, die Institutsleiterin des Instituts für Regelungstechnik (IRT) an der RWTH Aachen. Wir als IRT beschäftigen uns mit der Automatisierung von technischen Systemen. Aufgrund der großen Nähe zu Themen der Künstlichen Intelligenz sind wir daher auch im AI-Center der RWTH Aachen vertreten. Im Bachelorstudiengang Computational Engineering Science (CES) unterrichten wir die Veranstaltung Simulationstechnik 1 im zweiten Semester. In dieser Veranstaltung lernen die Studierenden, die Simulationssoftware Matlab/Simulink anzuwenden und technische Fragestellungen damit systematisch zu analysieren. Ich freue mich darauf, unsere CES-Studierenden auf ihrem Weg in der Simulationstechnik zu begleiten und für die Regelungstechnik zu begeistern. Herzlich willkommen an der RWTH Aachen und bei CES!"
Prof. Dr.-Ing. Heike Vallery
Forschung im Bereich Regelungstechnik: Innovative Lösungen für komplexe Systeme
Das Institut für Regelungstechnik gehört zur Fakultät für Maschinenwesen
der RWTH Aachen University und widmet sich der Forschung in der
Modellierung und Regelung komplexer technischer Systeme. Ein
methodischer Schwerpunkt liegt auf der modellgestützten prädiktiven
Regelung, die es ermöglicht, zukünftige Systemverhalten vorherzusagen
und entsprechend zu steuern. Darüber hinaus beschäftigen wir uns mit der
Kombination von lernenden Verfahren der Künstlichen Intelligenz mit
regelungstechnischen Methoden, um die Stärken aus beiden Welten zu
vereinen.
Unsere Forschungsaktivitäten zeichnen sich durch eine starke
Anwendungsnähe aus, was uns erlaubt, theoretische Ansätze direkt in
praxisrelevante Lösungen umzusetzen. Das Institut gliedert sich in
verschiedene Kerngebiete: „Biomedizintechnik“, „Energiesysteme“,
„Mobilität“, „Industriesysteme“, „Produktionssysteme“ und
„Navigationslösungen“. Hierbei kombinieren wir innovative Methoden mit
den spezifischen Anforderungen unserer Anwendungsfelder. Unser Ziel ist
es, durch interdisziplinäre Zusammenarbeit Fortschritte in der
Regelungstechnik zu erzielen, die sowohl technologisch als auch
gesellschaftlich relevant sind."
Bild anbei.
Aerodynamik und Strömungsmechanik (AIA)
Hallo,
Ich bin Prof. Dominik Krug, Leiter des Aerodynamischen Instituts und Inhaber des Lehrstuhls für Strömungsmechanik. Es ist mir eine Freude, den Studierenden im CES-Bachelorstudium die Grundlagen der Strömungsmechanik zu vermitteln. Mein Ziel ist es, Ihnen das Rüstzeug zur Analyse strömungsmechanischer Phänomene in all ihrer Vielfalt an die Hand zu geben. Dabei vermitteln wir die physikalischen Grundlagen sowie die grundlegenden Erhaltungsgleichungen, auf denen moderne numerische Simulationen aufbauen. Nicht zuletzt geht es auch darum, Freude und Neugier an der Strömungsmechanik zu wecken, einem Fachgebiet, das faszinierende Einblicke in natürliche wie technische Prozesse eröffnet.
Prof. Dominik Krug
(AIA)
Aerodynamik und StrömungsmechanikDas AIA
Fluidmechanische Probleme begegnen uns in unterschiedlichsten Bereichen
und auf ganz verschiedenen Größenskalen: „Alles strömt.“ Das spiegelt
sich auch im Forschungsprofil des AIA wider. Unsere Arbeiten reichen von
der Blasenentstehung bei der Wasserstofferzeugung im
Submillimeterbereich über Überschallströmungen um Tragflügel bis hin zur
Umströmung ganzer Windkraftanlagen – und decken dabei eine große
Bandbreite an Fragestellungen ab. Um neue Einsichten zu gewinnen, setzen
wir sowohl experimentelle Methoden als auch numerische Simulationen ein
– oft komplementär, um die jeweiligen Stärken beider Ansätze optimal zu
nutzen.
Die Animation zeigt eine Simulation des Strömungsfelds hinter einem
Raketenmodell, das die Strömung an der Raketenbasis sowie im Inneren der
Düse veranschaulicht.
Man erkennt die turbulente Strömung im Mischungsbereich sowie die
eingebetteden sogenannten Stosswellen in der Überschall Strömung aus der
Düse.
Modellbasierte Entwicklung (MBD)
Hallo,
ich bin Prof. Dr. Julia Kowalski und leite den Lehrstuhl für Modellbasierte Entwicklung in den Computergestützten Ingenieurwissenschaften (MBD). Wir forschen an Modellbasierten Methoden für Anwendungen wir das Design neuer Produkte oder um in Gefahrensituationen schnell entscheiden zu können. Hierfür müssen physikbasierte Prozessmodelle mit Methoden der des maschinellen Lernens und effizienten Algorithmen kombiniert werden, was man bei uns beispielweise in Lehrveranstaltungen zu Methoden digitaler Zwillinge lernt. Entscheidend ist dabei immer auch die Umsetzung in moderner Software. CES-Studis sind bei uns herzlich Willkommen. Wir haben spannende Hiwi Jobs, Abschlussarbeiten oder später auch Promotionsstellen. Wir wünschen Euch einen guten Start an der RWTH und freuen uns auf ein Kennenlernen!
Prof. Dr. Julia Kowalski
High Performance Computing (ITC)
Comming soon....
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Position
(ITC)
Hochleistungs-rechnen