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Multiphysik-Modellierung

Das Institute of Computational Physics (ICP) verfügt über eine grundlegende Kernkompetenz, die in zahlreichen Problemstellungen zielführend und in Industrie und Forschung zunehmend gefragt ist: Wir modellieren Phänomene, die gleichzeitig mehrere Bereiche der Physik betreffen. So modellieren wir beispielsweise die Erstarrung von Stahl und berechnen dabei sowohl die flüssigen Eigenschaften der Schmelze als auch deren Erstarrung sowie die mechanische Verformung im Abkühlprozess.

Um solch multiphysikalische Modelle berechnen zu können, müssen mehrere Teilgebiete der Physik miteinbezogen und deren Wechselwirkungen aufeinander berücksichtigt werden. Multiphysikalische Modelle sind viel genauer als isolierte Betrachtungen einzelner physikalischer Vorgänge, aber auch viel komplexer.

Unsere Expertise ermöglicht uns, multiphysikalische Probleme von Grund auf mit mathematischen Modellen zu beschreiben. Zur Lösung dieser mathematischen Gleichungssysteme entwickeln wir spezielle numerische Methoden und Algorithmen, die wir entweder mit selbstgeschriebener oder kommerzieller Software berechnen und lösen. Der Detailgrad der entwickelten Modelle wird sowohl an die zur Verfügung stehenden experimentellen Daten als auch an die im Entwicklungsprozess relevanten Fragestellungen angepasst.

Jedes Modell physikalischer Vorgänge bedarf der Überprüfung mit realen Daten. Einen Teil dieser Messdaten erhalten wir von Partnerinstituten, wie beispielsweise dem Elektronenmikroskopie Zentrum der ETH Zürich, oder aus unserem hauseigenen Optoelektronik-Labor (O-LAB). Das O-LAB bietet uns auch die einmalige Gelegenheit, spezielle Teststrukturen aufzubauen, um unsere Modelle weiter zu verfeinern und dazu neue Messverfahren zu entwickeln, welche für die Untersuchung gewisser Fragestellungen hilfreich sind.

Erst diese Vorgehensweise ermöglicht Modelle, die so nahe an der Realität sind, dass sie den Anforderungen an Genauigkeit und Komplexität der Praxis gerecht werden. Unsere Partner und Kunden profitieren so von massgeschneiderten Simulationen aller Phasen des Produktlebenszyklus.

Projekte

Hier finden Sie eine Beschreibung von ausgewählten Projekten.

Multiphysik als Querschnittsthema

Unsere Erkenntnisse und Expertise in der Modellierung von multiphysikalischen Phänomenen lassen sich auf sehr viele und sehr unterschiedliche Problemstellungen anwenden. Neben der Entwicklung von Multiphysik-Software legen wir den Fokus auf folgende zukunftsweisenden Technologien:

Multiphysik-Software

Eigenentwicklungen

  • Seses dient der Simulation aller physikalischen Prozesse, die mit differentiellen Gleichungen beschrieben sein können
  • SETFOS simuliert optoelektronische Geräte, vor allem organische lichtemittierende Dioden (OLEDs)
  • PECSIM dient der systematischen Analyse and Optimierung von Farbstoff-Solarzellen (DSCs)

Freie und kommerzielle Software