Der Exzellenzcluster befasst sich mit Phasengrenzflächen, bei denen fluide Phasen (Gas und/oder Flüssigkeit) mit einer festen Wand wechselwirken. "Intelligente Grenzflächen" bezieht sich auf Strömungsberandungen, die gezielt entworfen oder gefertigt werden, um eine spezifische Verbesserung oder Steuerbarkeit eines Massen-, Impuls- oder Wärmetransports zu erreichen. Die globalen Ziele des Exzellenzclusters umfassen das Verständnis, den Entwurf, die Weiterentwicklung und die Anwendung von "Intelligenten Grenzflächen", wobei Fortschritte aus vielen Fachdisziplinen der Natur- und Ingenieurwissenschaften einfließen werden.

Es werden fünf miteinander verflochtene Forschungsbereiche eingerichtet, in denen ein hohes Innovationspotenzial steckt und die vielversprechend im Hinblick auf den Technologietransfer in industrielle Anwendungen sind. Dies sind:

• Statische und dynamische Benetzbarkeit
• Verbesserung von Wärmetransport
• Wandnahe reaktive Strömungen
• Wandnahe Mehrphasenströmungen
• Widerstands- und Zirkulationssteuerung

Die bestehende Expertise der 24 Hauptantragsteller in diesen Bereichen wird ergänzt durch acht neue Professuren, wobei eine hiervon aus Mitteln außerhalb des Exzellenzclusters finanziert wird.

Ein primäres Ziel der organisatorischen Struktur des Exzellenzclusters ist die Etablierung eines internationalen Zentrums für interdisziplinäre Forschungen auf den Gebieten, die mit der Gestaltung und Anwendung von Grenzflächen zwischen Fluiden und Festkörpern in den Natur- und Ingenieurwissenschaften verknüpft sind. Der Exzellenzcluster wird auch aktiv Wissenstransfer in die Industrie betreiben und als Brutstätte neuer Technologien fungieren, in denen Strömungsberandungen und komplexe Transportphänomene an solchen Phasengrenzen eine zentrale Rolle spielen. Erreicht werden diese Ziele im Rahmen des "Center of Smart Interfaces" , eines Forschungszentrums innerhalb der Universität, in der die Hauptantragsteller und die neuen Professoren zusammenarbeiten. Dieses Zentrum organisiert und finanziert ein ehrgeiziges Programm für koordinierte, interdisziplinäre Forschungen, Wissenschaftsaustausch und Lehrveranstaltungen.

Die Forschungsschwerpunkte des Fachgebietes Strömungslehre und Aerodynamik umfassen drei Bereiche

• Aerodynamik
• Grenzflächen-Phänomene (Spray research group)
• Messtechnik

Hierzu stehen umfangreiche experimentelle Einrichtungen zur Verfügung.

Im Bereich der Aerodynamik werden die Flugzeuge zu Grundlagenuntersuchungen zur Transition am Flügel und zur Erfassung von atmosphärischer Turbulenz eingesetzt. Weitere Forschungsthemen sind: Hochauftriebkonfigurationen, Turbulenzmodellierung und Halbmodellmesstechnik. Unter Grenzflächen-Phänomenen werden die Flüssigkeitszerstäubung und die anschließenden Transportprozesse von Sprays verstanden. Ein Schwerpunkt bildet die theoretische und experimentelle Untersuchung vom Tropfenaufprall auf feste Wände und Filme. Des Weiteren wird die Verdampfung von mehrkomponentigen und mehrphasigen Tropfen experimentell und numerisch untersucht.

Die Auslegung, Fertigung und Kalibrierung von internen Windkanalwaagen bildet eine wichtige Dienstleistung des Fachgebietes. Darüber hinaus verfügt das Fachgebiet über modernste Einrichtungen zur Weiterentwicklung von optischen Messverfahren. Ein Schwerpunkt bildet die Phasen-Doppler-Messtechnik.

Die Forschung am TTD konzentriert sich auf experimentelle und theoretisch-numerische Untersuchungen komplexer Wärme- und Stofftransportvorgänge. Dabei erstreckt sich unsere Expertise von der Erforschung von Transportphänomenen im Nano- und Mikrobereich bis hin zu Anwendungen im Makro- und ingenieurtechnischen Bereich. Insbesondere werden folgende Bereiche abgedeckt:

• Sieden, Verdampfung, Verdunstung und Kondensation
• Spray- und Filmkühlung
• Wärmerohrtechnologie (heat pipes)
• Trocknungs- und Erstarrungsprozesse
• Wärme- und Stofftransport an Grenzflächen
• Wärme- und Stofftransport in der Schwerelosigkeit

Bei den Experimenten werden moderne, zeitlich und örtlich hoch auflösende Messtechniken eingesetzt und weiterentwickelt. Beispiele sind Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit Schwarz-Weiß- und Infrarot-Kameras, Particle-Image-Velocimetry, Flüssigkristall-Thermographie und Mikro-Thermoelemente.

Für die theoretisch-numerischen Untersuchungen wird einerseits kommerzielle Software verwendet, andereseits werden zur Beschreibung spezieller Phänomene eigene mathematische Modelle aufgestellt und in Rechenroutinen numerisch umgesetzt. Solche speziellen Phänomene sind beispielsweise Verdampfung im Bereich der 3-Phasen-Kontaktlinie (Dampf-Flüssigkeit-Wand), Gemischphänomene (Marangoni-Konvektion), Dynamik und Stabilität welliger Filme sowie die Bewegung von Grenzflächen.

Anwendungen finden sich in der Luft- und Raumfahrttechnik, der Energietechnik, der Verfahrens- und Produktionstechnik.