Hoe slaan we de brug tussen verschillende schalen bij het modelleren van dynamische systemen, zoals stromingen van en in vloeistoffen en gassen?

124

Hoe slaan we de brug tussen verschillende schalen bij het modelleren van dynamische systemen, zoals stromingen van en in vloeistoffen en gassen?

Beschrijving

Onze omgeving bestaat uit vaste, vloeibare en gasvormige stoffen. Op de kleinste schalen wordt het gedrag van deze stoffen gesimuleerd met moleculaire dynamica, die uitgaat van de individuele moleculen. Op de grote schalen worden juist continuümmodellen gebruikt die een stof als één geheel modelleren. In veel praktische vraagstukken zijn echter meerdere schalen tegelijkertijd van groot belang. Vraagstukken op een enkele schaal kunnen óf met een continuümmodel óf met een deeltjesmodel opgelost worden. Voor multi-scale systemen is een nieuwe combinatie van zulke methoden vereist.
Een beter begrip van stromingen is van belang binnen zeer uiteenlopende toepassingsgebieden. Voorbeelden zijn weersvoorspelling, droogprocessen in de industrie, getijden en voorspelling van hoogwater, koeling van micro-elektronica, aerodynamica van vliegtuigen, verspreiding van verontreinigingen in lucht en water en geluidsoverlast.

Verbindend karakter

Inter- en multidisciplinaire bijdragen van academische en industriële wetenschappers met gevarieerde achtergronden zoals fysica, engineering, wiskunde en informatica zijn nodig om uitdagingen voor de toekomst aan te pakken. Multi-scale modelleren is van groot belang voor een veelheid van maatschappelijk en industrieel uiterst relevante toepassingen. Maatschappelijk relevante uitdagingen zijn onder andere: voorspelling van natuurrampen en de impact ervan, beter begrip van ingrepen in ecosystemen, en inzicht in grootschalige weersystemen en klimaatmodellen. Binnen de industrie gaat het onder andere om het begrijpen van turbulentie, vrije oppervlaktes en scheidingen, grote gradiënten, mengsels waarin stoffen in vaste, vloeibare en gasvorm voorkomen, interacties tussen vloeistoffen en deeltjes, en het combineren van verschillende simulatiemethodes. Deze vraag is van belang voor het beleidsterrein ‘Water en klimaat’.