Alice Muthurajavel
„Ehrlich gesagt, fand ich Flugzeuge einfach total cool!“
„Als ich in der Schule war, wollte ich unbedingt Luft- und Raumfahrtingenieurin werden. Aber das war damals noch sehr vage, denn ehrlich gesagt, fand ich Flugzeuge einfach total cool“, erklärt Alice Muthurajavel. In ihrem Masterstudium hat sich die Maschinenbau-Absolventin schließlich auf Simulationswissenschaften spezialisiert.
Heute entwickelt sie am Institut für Antriebstechnik einen Spray-Löser für den hauseigenen Strömungslöser TRACE. Mit diesem ist TRACE für die Verbrennung von Flüssigbrennstoffen fähig. Genauer gesagt, schaut sich die Wissenschaftlerin die Zerstäubung von Flüssigkeiten und deren Tropfenbewegung an.
Alice erklärt, dass es zwei verschiedene Verfahren gibt, um eine Simulation für flüssige Stoffe zu erstellen. Bei dem ersten Verfahren schaut man sich nur den Eingang und Ausgang einer Geometrie an – also zum Beispiel bei einem Rohr. Man analysiert dabei, was auf der einen Seite reingeht und was auf der anderen Seite wieder rauskommt. „Für Simulationen, bei denen nicht jedes Partikel innerhalb der Geometrie verfolgt werden soll, ist das sehr praktisch“, erklärt die Wissenschaftlerin. Man braucht nur den Druck und die Temperatur am Eingang und Ausgang zur Berechnung. „Für die Verbrennung mit gasförmigen Kraftstoffen funktioniert das sehr gut“, sagt sie.
Wenn man aber flüssigen Kraftstoff, wie zum Beispiel Kerosin, simulieren möchte, stößt die Methode an ihre Grenzen. „Flüssiger Kraftstoff muss erst in viele kleine Tröpfchen zerstäubt (atomisiert) und verdampft werden, bevor die Verbrennung stattfinden kann. Um eine präzise Simulation zu erhalten, müssen diese kleinen Tröpfchen einzeln verfolgt werden“, erklärt Alice. Dies ist ein anderer Simulationsprozess als die Hauptlösungsmethode in TRACE. „Technisch gesehen, ist das sogar leichter, denn man muss lediglich die newtonschen Gleichungen lösen. Also, man verfolgt ein Teilchen mit einer bestimmten Geschwindigkeit, auf das eine Kraft wirkt. Konzeptionell ist das einfacher zu verstehen, obwohl es natürlich mit verschiedenen Methoden komplexer werden kann“, sagt sie lachend.
Das würde Alice jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern empfehlen: „Ich bin mir ziemlich sicher, dass wir als Kind sehr neugierig über manche Dinge sind. Und dann merkt man irgendwie, dass die Welt einen nicht immer dazu ermutigt, diesen Dingen nachzugehen. Wenn du dich für etwas begeisterst, dann mach es einfach! MINT-Fächer sind für alle ziemlich schwierig, das geht nicht nur dir so – also gib nicht auf!“
Genauigkeit vs. Aufwand
Für die Entwicklung des Spray-Lösers muss Alice in erster Linie Software schreiben. Literaturrecherche betreiben, Debugging (Fehlersuche und -behebung), Validierung und Modellentwicklung sind jedoch auch ein großer Teil ihrer täglichen Arbeit. Je nach Phase des Projekts befasst sie sich daher mit unterschiedlichen Dingen. „Manchmal dauert das Entwickeln des Codes drei Tage, und das Testen dauert dann nochmal zwei Tage. Mein Alltag sieht daher immer etwas anders aus, je nachdem, woran ich gerade arbeite“, erklärt sie.
Die größte Herausforderung ist für sie die Abwägung zwischen Genauigkeit und Aufwand. „Beim Programmieren möchte man ein gewisses Maß an Genauigkeit erreichen, aber dann wird einem klar: Für diese Genauigkeit verbringt man sehr viel Zeit mit nur einem Schritt. Und dann fragt man sich, ob die dadurch gewonnene Genauigkeit auch die aufgewendete Zeit wert ist“, sagt Alice.
Den richtigen Mittelweg zu finden sei dabei nicht immer so einfach. „Ich glaube, das kann man nur mit der Zeit und Erfahrung lernen“, gibt sie zu. Sie freut sich daher in dieser Hinsicht viel von ihren Kolleginnen und Kollegen lernen zu können.
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