Ein Heizkörper in einem Gebäude, die Kühlung eines Automotors, ein Tragflügel eines Flugzeugs oder eine Brennstoffzelle, mit der Strom erzeugt wird – das sind nur wenige Beispiele, bei denen Strömungen von Stoffen, Flüssigkeiten oder Gasen eine grosse Rolle spielen und wo meist auch Wärme ausgetauscht wird. Tatsächlich ist jede Maschine und jeder Prozess in der Chemie oder der Biologie für Ingenieure unter den Aspekten der Fluiddynamik und der Wärmeübertragung interessant. Nobuhide Kasagi, emeritierter Professor der Universität Tokyo, hat dieses Forschungsfeld in den letzten Jahrzehnten massgeblich geprägt. Am Donnerstag hält er auf Einladung des Departements Maschinenbau und Verfahrenstechnik (D-MAVT) die Aurel- Stodola-Vorlesung und wird mit der Aurel-Stodola-Medaille geehrt.

Ein besseres Verständnis von Strömen und der Ausbreitung von Wärme hilft, Maschinen, Fahrzeuge, Flugzeuge, Klimaanlagen und ganze Kraftwerke so zu bauen, dass ein möglichst grosser Teil der Energie tatsächlich genutzt werden kann. Kasagi entwickelte in den vergangenen Jahrzehnten Methoden, um Ströme – in der Regel turbulente – im Detail zu verstehen, zu visualisieren und die Wärmeübertragung in diesen Strömen dreidimensional zu berechnen.

Mikrostrukturen für die Strömungsregelung

Mit seiner Forschung trug Kasagi unter anderem massgeblich zur Weiterentwicklung sogenannter Festoxidbrennstoffzellen bei. Diese Elektrizität produzierenden Zellen werden bei sehr hohen Temperaturen betrieben, wobei es zu einem Fluss von gasförmigem Sauerstoff in einem festen Elektrolyt kommt.

Zudem nutzte Kasagi Computersimulationen und Laborexperimente, um mikrotechnologische Anwendungen zu entwickeln, beispielsweise Oberflächen mit einer sogenannt intelligenten Mikrostruktur, die eine Strömung beruhigt. Eine solche Oberfläche könnte dereinst bei Flugzeugen eine Anwendung finden, dort den Strömungswiderstand reduzieren und so helfen, Treibstoff zu sparen. Ausserdem erforschte Kasagi Mikrostrukturen mit dem Ziel der besseren Wärmeübertragung. Dies hat geholfen, Mikrowärmetauscher mit einer viel besseren Leistung zu entwickeln, die heute in Elektronikkomponenten verwendet werden.

Wissenschaft und Gesellschaft

«Nobuhide Kasagi ist eine international bekannte und respektierte Persönlichkeit im Bereich der Ingenieurwissenschaften. Er hat wissenschaftliche Grundlagen geschaffen, die heute eine sehr breite Anwendung finden», sagt Dimos Poulikakos, Professor für Thermodynamik und Vorsteher des D-MAVT. Insbesondere würden Kasagis Erkenntnisse helfen, eine breite Palette von Anwendungen von Flugzeugen bis zu Wärmetauschern effizienter zu gestalten und dabei Energieverluste gering zu halten. «Das D-MAVT verleiht ihm die Aurel-Stodola-Medaille für seine ausgezeichneten wissenschaftlichen Leistungen, speziell in den Bereichen Fluiddynamik und Wärmeübertragung sowie deren Anwendungen in der Energietechnik», sagt Poulikakos.

Kasagi engagierte sich ausserdem in der japanischen Wissenschaftspolitik und widmet sich der Verbindung von Wissenschaft und Gesellschaft. Er leitete das staatlich-japanische «21st Century Center-of-Excellence Program on Mechanical Systems Innovation». Seit seiner Emeritierung im vergangenen Jahr beschäftigt er sich zudem als Leiter eines weiteren staatlichen Grossprojekts mit neuen Ideen für die Energiezukunft des Landes nach Fukushima. Kasagi hat bereits in der Vergangenheit mehrmals die ETH Zürich besucht und dabei unter anderem ein Abkommen zwischen der ETH Zürich und der Universität Tokyo für den Austausch von Professoren und Studierenden unterzeichnet.

Aurel-Stodola-Vorlesung 2013

Mit der jährlich stattfindenden Aurel-Stodola-Vorlesung wird an das Leben und Werk von ETH-Professor Aurel Stodola erinnert, der im frühen 20. Jahrhundert mit seiner Arbeit über technische Thermodynamik eine ganze Generation von Ingenieuren beeinflusst hat. Neben den bahnbrechenden Arbeiten auf dem Gebiet der energieerzeugenden Maschinen ging Stodola auch als Erfinder der ersten mechanischen Prothese, des sogenannten Stodola-Arms, in die Geschichte ein. Für die Aurel-Stodola-Vorlesung lädt das Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik Persönlichkeiten ein, die aufgrund ihrer Leistung im Bereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik eine internationale Ausstrahlung haben.

Nobuhide Kasagi: Synergetic Experimental and Computational Methodology for Interfacial Transport Phenomena
Donnerstag, 2. Mai 2013, 14.00-16.30 Uhr
ETH Zürich, Hauptgebäude, Semper-Aula (G 60), Rämistrasse 101, Zürich
Die Vorlesung ist öffentlich und der Eintritt frei.