Tweehonderdduizend euro Veni-subsidie voor slimme rekenmethode

Het splinternieuwe espressoapparaat in de hoek van zijn kamer had hij zichzelf beloofd als hij de Veni-subsidie zou binnenhalen. Vlak voor kerst vorig jaar hoorde dr.ir. Harald van Brummelen van de leerstoel Technische mechanica (L&R) dat onderzoeksfinancier NWO hem twee ton euro had toegekend. Hij kreeg de subsidie voor zijn onderzoek naar Efficient numerical methods for fluid-structure interaction. Anders gezegd: Van Brummelen ontwikkelt slimme rekenmethoden om met de computer snel en nauwkeurig de interactie van constructies en stromingen te simuleren. Dat soort interacties leiden bij vliegtuigen tot ernstige trillingsverschijnselen, zoals flutter. ,,Maar ik werk niet aan trillingen”, haast Van Brummelen zich te zeggen. ,,Ik kijk naar methoden die dat kunnen.”

Makkelijk is het niet om zijn fundamenteel onderzoek uit te leggen, heeft hij gemerkt. In het verleden praatte hij daarom over de toepassingen van het onderzoek. Maar dat weigert hij sinds hij twee jaar geleden aan de TU begon als onderzoeksmedewerker. ,,Tijdens mijn promotieonderzoek bij het Centrum voor Wiskunde en Informatica in Amsterdam werkte ik ook aan numerieke methoden. Dat zijn wiskundige modellen die geschikt zijn voor de computer. Daar ontwikkelde ik methoden om het golfpatroon te voorspellen dat een schip produceert tijdens het varen. Als ik over mijn werk sprak, dan had ik het alleen maar over boten, dat spreekt meteen tot de verbeelding. Dat doe ik niet meer. Ik blijf proberen uit te leggen wat ik werkelijk doe. Ik vind dat dat moet.”

De methoden die Van Brummelen ontwikkelt, zijn ook bruikbaar voor stroming door bloedvaten: ook aderen zijn elastisch en vervormen. ,,Op conferenties zie je dan ook altijd een heel gemengd publiek. Het gaat erom dat mijn technieken toepasbaar zijn voor stromingen op flexibele structuren”, verklaart Van Brummelen.

Niet dat zijn technieken bruikbaar zijn voor alle toepassingen. Volgens Van Brummelen is het probleem van de huidige numerieke methoden dat onderzoekers menen dat ze overal voor zouden moeten werken, de zogenaamde black box-methode. ,,Daar geloof ik niet in. Om een probleem goed op te lossen moet je zo veel mogelijk kennis van het probleem meenemen.”

Stabiliteit en efficiëntie

Twee criteria zijn belangrijk voor rekenprogramma’s: stabiliteit (gaat het programma het überhaupt doen?) en efficiëntie (hoe lang duurt het voordat er een antwoord is). ,,Om die stabiliteit te krijgen moet je efficiëntie opgeven”, zegt Van Brummelen. ,,Ik heb voor een redelijk eenvoudig modelprobleem laten zien waar die instabiliteit vandaan komt. Daarmee ben ik naar de commissie van de Veni-subsidie gegaan zodat ik de komende drie jaar een veel uitgebreider model kan maken.”

Rondom Van Brummelens laptop liggen vellen papier met daarophandgeschreven vergelijkingen. Potlood en papier zijn onontbeerlijk: daarmee zet hij vergelijkingen naast elkaar die trillingsverschijnselen beschrijven, zoals stromings- en structuurvergelijkingen en vergelijkingen die díe vergelijkingen weer koppelen. ,,Door ze op te schrijven en uit te werken, begrijp ik wat er gebeurt. En dat is wat ik uiteindelijk via een programma in de computer stop. Al die stappen die ik uitdenk, hoeft de computer niet te doen. Dat scheelt rekentijd.”

Waarom numeriek methoden hem fascineren? ,,Het zijn grote puzzels die je moet oplossen, maar het werkt altijd en dat is leuk.” Hoog risico, ambitieus, en als tachtig procent van het voorgestelde lukt, is er al veel bereikt, vonden de referenten die Van Brummelens onderzoek beoordeelden. ,,Volgens hen heb ik een originele kijk en heb ik veelbelovende oplossingen voorgesteld.”

Vliegtuigontwerpers willen de rekenmethoden die Van Brummelen gaat uitdokteren gebruiken voor vliegtuigen met zogeheten smart wings. Toekomstige vliegtuigvleugels, die iedere vorm kunnen aannemen die de piloot wenst. ,,Maar dat moet wel snel en efficiënt gebeuren. En daar zorgen mijn rekenmethoden dan voor.”

Het splinternieuwe espressoapparaat in de hoek van zijn kamer had hij zichzelf beloofd als hij de Veni-subsidie zou binnenhalen. Vlak voor kerst vorig jaar hoorde dr.ir. Harald van Brummelen van de leerstoel Technische mechanica (L&R) dat onderzoeksfinancier NWO hem twee ton euro had toegekend. Hij kreeg de subsidie voor zijn onderzoek naar Efficient numerical methods for fluid-structure interaction. Anders gezegd: Van Brummelen ontwikkelt slimme rekenmethoden om met de computer snel en nauwkeurig de interactie van constructies en stromingen te simuleren. Dat soort interacties leiden bij vliegtuigen tot ernstige trillingsverschijnselen, zoals flutter. ,,Maar ik werk niet aan trillingen”, haast Van Brummelen zich te zeggen. ,,Ik kijk naar methoden die dat kunnen.”

Makkelijk is het niet om zijn fundamenteel onderzoek uit te leggen, heeft hij gemerkt. In het verleden praatte hij daarom over de toepassingen van het onderzoek. Maar dat weigert hij sinds hij twee jaar geleden aan de TU begon als onderzoeksmedewerker. ,,Tijdens mijn promotieonderzoek bij het Centrum voor Wiskunde en Informatica in Amsterdam werkte ik ook aan numerieke methoden. Dat zijn wiskundige modellen die geschikt zijn voor de computer. Daar ontwikkelde ik methoden om het golfpatroon te voorspellen dat een schip produceert tijdens het varen. Als ik over mijn werk sprak, dan had ik het alleen maar over boten, dat spreekt meteen tot de verbeelding. Dat doe ik niet meer. Ik blijf proberen uit te leggen wat ik werkelijk doe. Ik vind dat dat moet.”

De methoden die Van Brummelen ontwikkelt, zijn ook bruikbaar voor stroming door bloedvaten: ook aderen zijn elastisch en vervormen. ,,Op conferenties zie je dan ook altijd een heel gemengd publiek. Het gaat erom dat mijn technieken toepasbaar zijn voor stromingen op flexibele structuren”, verklaart Van Brummelen.

Niet dat zijn technieken bruikbaar zijn voor alle toepassingen. Volgens Van Brummelen is het probleem van de huidige numerieke methoden dat onderzoekers menen dat ze overal voor zouden moeten werken, de zogenaamde black box-methode. ,,Daar geloof ik niet in. Om een probleem goed op te lossen moet je zo veel mogelijk kennis van het probleem meenemen.”

Stabiliteit en efficiëntie

Twee criteria zijn belangrijk voor rekenprogramma’s: stabiliteit (gaat het programma het überhaupt doen?) en efficiëntie (hoe lang duurt het voordat er een antwoord is). ,,Om die stabiliteit te krijgen moet je efficiëntie opgeven”, zegt Van Brummelen. ,,Ik heb voor een redelijk eenvoudig modelprobleem laten zien waar die instabiliteit vandaan komt. Daarmee ben ik naar de commissie van de Veni-subsidie gegaan zodat ik de komende drie jaar een veel uitgebreider model kan maken.”

Rondom Van Brummelens laptop liggen vellen papier met daarophandgeschreven vergelijkingen. Potlood en papier zijn onontbeerlijk: daarmee zet hij vergelijkingen naast elkaar die trillingsverschijnselen beschrijven, zoals stromings- en structuurvergelijkingen en vergelijkingen die díe vergelijkingen weer koppelen. ,,Door ze op te schrijven en uit te werken, begrijp ik wat er gebeurt. En dat is wat ik uiteindelijk via een programma in de computer stop. Al die stappen die ik uitdenk, hoeft de computer niet te doen. Dat scheelt rekentijd.”

Waarom numeriek methoden hem fascineren? ,,Het zijn grote puzzels die je moet oplossen, maar het werkt altijd en dat is leuk.” Hoog risico, ambitieus, en als tachtig procent van het voorgestelde lukt, is er al veel bereikt, vonden de referenten die Van Brummelens onderzoek beoordeelden. ,,Volgens hen heb ik een originele kijk en heb ik veelbelovende oplossingen voorgesteld.”

Vliegtuigontwerpers willen de rekenmethoden die Van Brummelen gaat uitdokteren gebruiken voor vliegtuigen met zogeheten smart wings. Toekomstige vliegtuigvleugels, die iedere vorm kunnen aannemen die de piloot wenst. ,,Maar dat moet wel snel en efficiënt gebeuren. En daar zorgen mijn rekenmethoden dan voor.”