Quantifizierung von Unsicherheiten - Uncertainty Quantification

Forschungsschwerpunkt ist die systematische Behandlung von Unsicherheiten/Unschärfen in der Simulation komplexer Prozesse. Da technische Systeme immer öfter an physikalischen Grenzen betrieben werden, können Unwägbarkeiten durch fehlendes Wissen, den Fertigungsprozess und die Umgebungsbedingungen einen unerwünschten Effekt auf das Systemverhalten haben. Solche Unsicherheiten können bereits frühzeitig in Computersimulationen berücksichtigt werden. Dies geschieht z.B. durch die Kombination von stochastischen Methoden mit etablierten Simulationsverfahren (wie z.B. Finite Elementen) und erfordert interdisziplinäres Arbeiten zwischen Gebieten des Ingenieurwesens, der Mathematik/Statistik und der Informatik.

 

In der Arbeitsgruppe wird unter anderem an folgenden Methoden geforscht:

  • Erfassung von Unsicherheiten in komplexen Modellen
  • Surrogate Modellierung, Polynomial Chaos Methoden
  • Sensititvitätsanalyse bezüglich Robustheit und Zuverlässigkeit
  • Methoden zur Bayes‘schen Parameterschätzung und Inferenz
  • Unsicherheitsquantifizierung bei datengetriebenen Simulationen

Zusammensetzung der Gruppe

Ehemalige

  • M.Sc. Shanza Ali Zafar (Gastwissenschaftlerin, Multifidelity-Verfahren in der Flugmechanik)
  • M.Sc. Uchechukwo Sandra Agbogwu (Gastwissenschaftlerin, Multifidelity-Verfahren in der Strömungsmechanik)

Projekte

Beteiligung am Exzellenzcluster SE2A (Sustainable and Energy Efficient Aviation)

https://www.tu-braunschweig.de/se2a

 

 

Beteiligung am GRK 2075 (Modelle für die Beschreibung der Zustandsänderung bei Alterung von Baustoffen und Tragwerken)

https://www.tu-braunschweig.de/grk-2075

 

 

DFG Sachmittelbeihilfe Simulation hochfrequenter und optischer Komponenten mit Unsicherheiten

Beteiligung am DFG Netzwerk Uncertainty quantification techniques and stochastic models for superconducting radio frequency cavities

 

Neuere Publikationen

  • Tymofiy Gerasimov, Ulrich Römer, Jaroslav Vondřejc, Hermann G. Matthies, and Laura De Lorenzis. "Stochastic phase-field modeling of brittle fracture: computing multiple crack patterns and their probabilities." Submitted. [Preprint]
  • Mona Fuhrländer, Niklas Georg, Ulrich Römer, Sebastian Schöps, "Adaptive Newton-Monte Carlo for efficient and fully error controlled yield optimization". Submitted. [Preprint]
  • Herbert De Gersem, Armin Galetzka, Ion Gabriel Ion, Dimitrios Loukrezis, Ulrich Römer. "Magnetic Field Simulation with Data-Driven Material Modeling". Submitted. [Preprint]
  • Mahesh Narayanamurthi, Ulrich Römer, Adrian Sandu. "Goal-oriented a posteriori estimation of numerical errors in the solution of multiphysics systems". Submitted. [Preprint]
  • Niklas Georg and Ulrich Römer. "Conformally Mapped Polynomial Chaos Expansions for Maxwell's Source Problem with Random Input Data." To appear in International Journal of Numerical Modeling: Electronic Networks, devices and fields (2020). [Preprint]
  • Jacopo Corno et al. "Uncertainty Modeling and Analysis of the European X-ray Free Electron Laser Cavities Manufacturing Process". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 164135 (2020). [Preprint] 
  • Niklas Georg, Dimitrios Loukrezis, Ulrich Römer, and Sebastian Schöps. "Enhanced adaptive surrogate models with applications in uncertainty quantification for nanoplasmonics". International Journal for Uncertainty Quantification, (2020). [Preprint]
  • Thorben Casper, Ulrich Römer, Sebastian Schöps, and Herbert De Gersem. "Coupled Simulation of Transient Heat Flow and Electric Currents in Thin Wires: Application to Bond Wires in Microelectronic Chip Packaging". Computers and Mathematics with Applications 79 (6), 1781-1801 (2020). [Preprint]
  • Armin Galetzka, Zeger Bontinck, Ulrich Römer, and Sebastian Schöps. "A multilevel Monte Carlo method for high-dimensional uncertainty quantification of low-frequency electromagnetic devices". IEEE Transactions on Magnetics, DOI: 10.1109/TMAG.2019.2911053 (2019). [Preprint]
  • Thomas Kadyk, René Schenkendorf, Sebastian Hawner, Bekir Yildiz, and Ulrich Römer. "Design of Fuel Cell Systems for Aviation: Representative Mission Profiles and Sensitivity Analyses". In: Frontiers in Energy Research | Fuel Cells, DOI: 10.3389/fenrg.2019.00035 (2019). 
  • Nikolai Schmitt et al. "Optimization and Uncertainty Quantification of gradient index metasurfaces". In: Optical Materials Express 9.2 (2019), pp. 892-910.
  • Radoslav Jankoski, Ulrich Römer, and Sebastian Schöps. “Stochastic modeling of magnetic hysteretic properties by using multivariate random fields”. In: International Journal for Uncertainty Quantification, DOI: 10.1615/Int.J.UncertaintyQuantification.2019025638 (2019).
  • Dimitrios Loukrezis, Ulrich Römer, and Herbert De Gersem. “Assessing the Performance of Leja and Clenshaw-Curtis Collocation for Computational Electromagnetics with Random Input Data”. In: International Journal for Uncertainty Quantification, DOI: 10.1615/Int.J.UncertaintyQuantification.2018025234 (2019).

 

Lehre

  • Methods of Uncertainty Analysis and Quantification (Sommersemester 2020) 
  • Unsicherheiten in technischen Systemen (Wintersemester 2019/2020)
  • Technische Zuverlässigkeit (Wintersemester 2019/2020)
  • Methods of Uncertainty Analysis and Quantification (Sommersemester 2019)
  • Unsicherheiten in technischen Systemen (Wintersemester 2018/2019)
  • Methods of Uncertainty Analysis and Quantification (Sommersemester 2018)
  • Methods of Uncertainty Analysis and Quantification (Wintersemester 2017/2018)

Studentische Arbeiten

Aktuell sind alle studentischen Arbeiten vergeben. Bei Interesse wenden Sie sich bitte an u.roemer@tu-braunschweig.de.