Prof. Richter

Prof. Dr. Thomas Richter

Fakultät für Mathematik (FMA)
Institut für Analysis und Numerik (IAN)
Universitätsplatz 2, 39104 Magdeburg, G02-16b
Projekte

Aktuelle Projekte

Auswirkung des Drucks auf die Temperatur- schichtung und Zirkulation von Seen
Laufzeit: 01.10.2023 bis 31.12.2026

Societal Relevance: Providing the population with sufficient good quality water will be one of the great challenges in near future. Land use and climate change exacerbate this problem. We have only limited possibilities to create new water or transfer water in reservoirs seasonally to periods of shortage. Wise use and management of water resources appear as the most promising tools to alleviate the situation. Hence, numerical models have been adopted for lakes: the implementation of water properties however is still tied to ocean assumptions. As a consequence, simulated flows in the deep water of lakes close to temperature of maximum density (i.e. near 4°C) are flawed or entirely disconnected from reality. We have much better knowledge of the physical properties of lake waters. Numerical lake models could be substantially improved.
Scientific Challenge: Thermobaricity is controlling recirculation in deep lakes in the temperate and subpolar climate zone. Though the topic has gained interest recently in oceanography, the features in deep lakes have not been properly dealt with. By definition, the convenient property of potential density is lost, when thermobaric effects are dominant. This makes stability considerations difficult to display. However, we are convinced that the description of thermobaric effects can significantly be improved. We propose to start from basics of thermodynamic approaches to stability considerations to parsimonious modelling and will complete this research programme by the implementation of a proper inclusion of thermobaricity in numerical models to demonstrate the effects in some prominent cases. We hypothesize that an inclusion of thermobaricity in numerical models solves this issue and thermobaric effects are properly reflected.

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Mathematical Complexity Reduction (DFG GRK 2297/2)
Laufzeit: 01.10.2021 bis 31.03.2026

Im Kontext des vorgeschlagenen Graduiertenkollegs (GK) verstehen wir Komplexität als eine intrinsische Eigenschaft, die einen mathematischen Zugang zu einem Problem auf drei Ebenen erschwert. Diese Ebenen sind eine angemessene mathematische Darstellung eines realen Problems, die Erkenntnis fundamentaler Eigenschaften und Strukturen mathematischer Objekte und das algorithmische Losen einer mathematischen Problemstellung. Wir bezeichnen alle Ansätze, die systematisch auf einer dieser drei Ebenen zu einer zumindest partiellen Verbesserung fuhren, als mathematische Komplexitätsreduktion. Für viele mathematische Fragestellungen sind Approximation und Dimensionsreduktion die wichtigsten Werkzeuge auf dem Weg zu einer vereinfachten Darstellung und Rechenzeitgewinnen. Wir sehen die Komplexitätsreduktion in einem allgemeineren Sinne und werden zusätzlich auch Liftings in höherdimensionale Raume und den Einfluss der Kosten von Datenerhebungen systematisch untersuchen. Unsere Forschungsziele sind die Entwicklung von mathematischer Theorie und Algorithmen sowie die Identifikation relevanter Problemklassen und möglicher Strukturausnutzung im Fokus der oben beschriebenen Komplexitätsreduktion. Unser umfassendes Lehr- und Forschungsprogramm beruht auf geometrischen, algebraischen, stochastischen und analytischen Ansätzen und wird durch effiziente numerische Implementierungen komplementiert. Die Doktorandinnen nehmen an einem maßgeschneiderten Ausbildungsprogramm teil. Dieses enthalt unter anderem Kompaktkurse, ein wöchentliches Seminar und ermutigt zu einer frühzeitigen Integration in die wissenschaftliche Community. Das GK dient als ein Katalysator zur Etablierung dieser erfolgreichen DFG Ausbildungskonzepte an der Fakultät für Mathematik und hilft, die Gleichstellungssituation zu verbessern. Die Komplexitätsreduktion ist ein elementarer Aspekt der wissenschaftlichen Hintergründe der beteiligten Wissenschaftler. Die Kombination von Expertisen unterschiedlicher mathematischer Bereiche gibt dem GK ein Alleinstellungsmerkmal mit großen Chancen für wissenschaftliche Durchbruche. Das GK hat Anknüpfungspunkte an zwei Fakultäten der OVGU, an ein Max-Planck-Institut und an mehrere nationale und internationale Forschungsaktivitäten in verschiedenen wissenschaftlichen Communities. Die Studierenden im GK werden in einer Fülle von mathematischen Methoden und Konzepten ausgebildet und erlangen dadurch die Fähigkeit, herausfordernde Aufgaben zu losen. Wir erwarten weiterhin Erfolge in der Forschung und in der Ausbildung der nächsten Generation führender Wissenschaftler in Akademia und Industrie.

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The Scale-Aware Sea Ice Project
Laufzeit: 01.08.2021 bis 31.07.2025

The Scale-Aware Sea Ice Project aims to develop a truly innovative, scale-aware continuum sea ice model for climate research; one that faithfully represents sea ice dynamics and thermodynamics and that is physically sound, data-adaptive, highly parallelized and computationally ef cient. SASIP will use machine learning and data assimilation to exploit large datasets obtained from both simulations and remote sensing.

Through the further development of existing important state-of-the-art simulators created by some of the investigators, SASIP will build a data-constrained sea ice model that is based on solid-like physics. This model will allow improved high resolution and large scale predictions of Arctic and Antarctic sea ice, and the propagation of sea ice related climate feedback. Employing hybrid data assimilation and machine learning approaches as a native part of the model architecture will allow for objective combinations of models and data. Ultimately, SASIP will give a better understanding of the impact of amplified warming in polar regions through the development of a model that reduces uncertainties related to global earth systems.

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Simulation und Analysis für zeitliche Mehrskalenprobleme mit partiellen Differentialgleichungen
Laufzeit: 01.01.2019 bis 31.12.2024

In diesem Projekt untersuchen wir zeitliche Mehrskalenprobleme mit partiellen Differentialgleichungen. Viele Anwendungen beschreiben Langzeiteffekte, etwa die Materialalterung, Materialschädigung durch Risse, biologische Musterbildungsprozess oder biologische Wachstumsprozesse. Diese Phänomene sind oft durch wichtige Kurzzeiteinflüsse bestimmt.

Eine detaillierte numerische Simulation solcher Vorgänge mit etablierten Verfahren ist nicht möglich. Als Beispiel betrachten wir das Wachstum von artherioskelrotischem Plaque, welches im Zeitraum von mehreren Monaten abspielt, jedoch erheblich durch die mechanische Belastung der pulsierenden Blutströmung bestimmt ist, welche eine Auflösung von weniger als einer Sekunde bedarf. Eine direkte Simulation über lange Zeiträume mit sehr feiner Auflösung ist jenseits der Möglichkeiten.

Wir werden zeitliche Mehrskalenverfahren zur Approximation dieser Probleme entwickeln, untersuchen und implementieren. Diese Methoden basieren auf einer Mittelung der schnellen Prozesse, um so eine effektive Gleichung zur Beschreibung des Langzeitverhaltens zu gewinnen.

Ein Teil des Projekts widmet sich der mathematischen Analyse von zeitlichen Mehrskalenproblemen mit partiellen Differentialgleichungen. Üblicherweise kann ein Skalenparameter eingeführt werden, der das Verhältnis zwischen langsamer und schneller Skala beschreibt. Wir werden die Konvergenz der Mehrskalenlösung gegen die gemittelte Lösung in Hinblick auf diesen Skalenparameter untersuchen.

Im zweiten Teil werden effiziente numerische Verfahren zur schnellen Approximieren von zeitlichen Mehrskalenproblemen entwickelt und implementiert. Diese Verfahren basieren auf einer effizienten Approximation der gemittelten Langzeitprobleme. Zur örtlichen Diskretisierung verwenden wir die Finite Elemente Methode, zeitliche Diskretisierung erfolgt auf Basis von Galerkin-Verfahren. Zum Erlangen effizienter Algorithmen werden wir konsequent auf adaptive Verfahren in Ort und Zeit setzen.

Die mathematische Analyse von zeitlicher Mehrskaligkeit im Zusammenhang mit partiellen Differentialgleichungen ist ein herausforderndes Problem, welches bisher kaum systematisch untersucht wurde.

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Abgeschlossene Projekte

Peruvian Competence Center of Scientific Computing Stärkung des wissenschaftlichen Rechnens in der Lehre in Peru
Laufzeit: 01.01.2019 bis 31.12.2022

Die Angewandte Mathematik und das Wissenschaftliche Rechnen mit dem Fokus Modellbildung, Simulation und Optimierung nimmt weltweit einen zentralen und größer werdenden Stellenwert ein. Die numerische Simulation und Optimierung sind - neben dem Experiment - in vielen wissenschaftlichen Anwendungen zunehmend etabliert. Diese Entwicklung wurde in den letzten Jahrzehnten durch die Verfügbarkeit leistungsfähiger Computer und die damit verbundene mathematische Grundlagenforschung beschleunigt. Obwohl die technischen Voraussetzungen auch in Ländern wie Peru gegeben sind, ist die Disziplin Wissenschaftliches Rechnen hier noch nicht vertreten. Dies liegt an einem streng theoretischem Fokus der Mathematik in Peru, der fehlenden Ausbildung von DozentInnen in Bereichen der Angewandten Mathematik und einem resultierenden Mangel an entsprechenden Studienprogrammen.

In diesem Projekt verfolgen wir mehrere, eng verwandte Ziele: an der Universidad Nacional Agraria La Molina unterstützen wir die derzeit geplante Einrichtung eines Studiengangs Angewandte Mathematik, an der Universidad Nacional de Trujillo und der Pontificia Universidad Católica del Perú unterstützen wir die Weiterentwicklung der vorhandenen Studiengänge und die Entwicklung neuer Forschungslinien zur Stärkung des wissenschaftlichen Rechnens und etablieren Austauschprogramme mit deutschen Hochschulen. Begleitend initiieren wir mit diesen und weiteren Partnern die Einrichtung eines transregionalen Kompetenzzentrums Scientific Computing mit dem Arbeitstitel Peruvian Competence Center of Scientific Computing (PeC3), um eine Vernetzung der Player zum Schaffen von Synergien und eine nachhaltige Verstetigung der Maßnahmen zu erreichen.

Die Einrichtung und Weiterentwicklung von Studiengängen erfordert eine Schulung der DozentInnen in modernen Methoden des wissenschaftlichen Rechnens. Wesentliches Instrument hierzu sind Kurse und Workshops in Peru. Eine besondere Bedeutung kommt dem Einzug von praktischen Elementen in Lehr- und Lernformen zu. Weiter erarbeiten wir Kataloge aktueller und bewährter Literatur für die Lehre, aber werden auch geeignete Skripten, Übungsmaterialien und insbesondere gut-dokumentierte wissenschaftliche Software bereitstellen. Schließlich ist die Co-Betreuung peruanischer Abschlussarbeiten von deutscher Seite vorgesehen, um eine Internationalisierung und einen gegenseitigen Erfahrungsaustausch zu erreichen. Darüber hinaus planen wir ein Austauschprogramm, um ein gegenseitiges Begleiten und Kennenlernen von Lehrveranstaltungen sowie Verwaltungs- und Forschungsstrukturen zu ermöglichen.

Die Maßnahmen werden unter die Schirmherrschaft eines neu zu gründenden Kompetenzverbunds PeC3 gestellt, um so eine Institutionalisierung und eine Identifikation mit den Maßnahmen zu erzeugen. Dabei denken wir an einen ideellen Verbund im Sinne des WIR - Wissenschaftlichen Rechnen in Baden-Württemberg oder des NoKo - Northern German Colloquium on Applied Analysis and Numerical Mathematics, welches identitätsstiftend für das gesamte Projekt wirkt. Dieser Verbund wird weiteren interessierten Partnern in Südamerika, aber auch kooperierenden Partnern in Europa und Nordamerika offen stehen und soll langfristig als Plattform die Aktivitäten im Bereich Wissenschaftliches Rechnen bündeln und vertreten.

Durch bisher vier vom DAAD finanzierte Sommerschulen sowie der Mitarbeit bei der Etablierung von Promotionsprogrammen sind wir in Südamerika, insbesondere in Peru, bestens vernetzt und kennen die Stärken und Schwächen im Universitätssystem. Von diesem Projekt erhoffen wir uns eine strukturelle Stärkung der Lehre auf dem Gebiet des wissenschaftlichen Rechnens in Peru, die langfristig auch auf die Forschung wirkt. Wir profitieren von einer Institutionalisierung des Kontakts, welche auch zu einer Internationalisierung unserer Hochschulen und zu Austauschmöglichkeiten mit entsprechenden Studiengängen in Deutschland führt.

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Peruvian Competence Center of Scientific Computing Stärkung des wissenschaftlichen Rechnens in der Lehre in Peru
Laufzeit: 01.01.2019 bis 31.12.2022

Die Angewandte Mathematik und das Wissenschaftliche Rechnen mit dem Fokus Modellbildung, Simulation und Optimierung nimmt weltweit einen zentralen und größer werdenden Stellenwert ein. Die numerische Simulation und Optimierung sind - neben dem Experiment - in vielen wissenschaftlichen Anwendungen zunehmend etabliert. Diese Entwicklung wurde in den letzten Jahrzehnten durch die Verfügbarkeit leistungsfähiger Computer und die damit verbundene mathematische Grundlagenforschung beschleunigt. Obwohl die technischen Voraussetzungen auch in Ländern wie Peru gegeben sind, ist die Disziplin Wissenschaftliches Rechnen hier noch nicht vertreten. Dies liegt an einem streng theoretischem Fokus der Mathematik in Peru, der fehlenden Ausbildung von DozentInnen in Bereichen der Angewandten Mathematik und einem resultierenden Mangel an entsprechenden Studienprogrammen.
In diesem Projekt verfolgen wir mehrere, eng verwandte Ziele: an der Universidad Nacional Agraria La Molina unterstützen wir die derzeit geplante Einrichtung eines Studiengangs Angewandte Mathematik, an der Universidad Nacional de Trujillo und der Pontificia Universidad Católica del Perú unterstützen wir die Weiterentwicklung der vorhandenen Studiengänge und die Entwicklung neuer Forschungslinien zur Stärkung des wissenschaftlichen Rechnens und etablieren Austauschprogramme mit deutschen Hochschulen. Begleitend initiieren wir mit diesen und weiteren Partnern die Einrichtung eines transregionalen Kompetenzzentrums Scientific Computing mit dem Arbeitstitel Peruvian Competence Center of Scientific Computing (PeC3), um eine Vernetzung der Player zum Schaffen von Synergien und eine nachhaltige Verstetigung der Maßnahmen zu erreichen.
Die Einrichtung und Weiterentwicklung von Studiengängen erfordert eine Schulung der DozentInnen in modernen Methoden des wissenschaftlichen Rechnens. Wesentliches Instrument hierzu sind Kurse und Workshops in Peru. Eine besondere Bedeutung kommt dem Einzug von praktischen Elementen in Lehr- und Lernformen zu. Weiter erarbeiten wir Kataloge aktueller und bewährter Literatur für die Lehre, aber werden auch geeignete Skripten, Übungsmaterialien und insbesondere gut dokumentierte wissenschaftliche Software bereitstellen. Schließlich ist die Co-Betreuung peruanischer Abschlussarbeiten von deutscher Seite vorgesehen, um eine Internationalisierung und einen gegenseitigen Erfahrungsaustausch zu erreichen. Darüber hinaus planen wir ein Austauschprogramm, um ein gegenseitiges Begleiten und Kennenlernen von Lehrver-
anstaltungen sowie Verwaltungs- und Forschungsstrukturen zu ermöglichen.
Die Maßnahmen werden unter die Schirmherrschaft eines neu zu gründenden Kompetenzverbunds PeC3 gestellt, um so eine Institutionalisierung und eine Identifikation mit den Maßnahmen zu erzeugen. Dabei denken wir an einen ideellen Verbund im Sinne des WIR - Wissenschaftlichen Rechnen in Baden-Württemberg oder des NoKo - Northern German Colloquium on Applied Analysis and Numerical Mathematics, welches identitätsstiftend für das gesamte Projekt wirkt. Dieser Verbund wird weiteren interessierten Partnern in Südamerika, aber auch kooperierenden Partnern in Europa und Nordamerika offen stehen und soll langfristig als Plattform die Aktivitäten im Bereich Wissenschaftliches Rechnen bündeln und vertreten.
Durch bisher vier vom DAAD finanzierte Sommerschulen sowie der Mitarbeit bei der Etablierung von Promotionsprogrammen sind wir in Südamerika, insbesondere in Peru, bestens vernetzt und kennen die Stärken und Schwächen im Universitätssystem. Von diesem Projekt erhoffen wir uns eine strukturelle Stärkung der Lehre auf dem Gebiet des wissenschaftlichen Rechnens in Peru, die langfristig auch auf die Forschung wirkt. Wir profitieren von einer Institutionalisierung des Kontakts, welche auch zu einer Internationalisierung unserer Hochschulen und zu Austauschmöglichkeiten mit entsprechenden Studiengängen in Deutschland führt.

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Graduiertenkolleg "Mathematische Komplexitätsreduktion" (GRK 2297/1)
Laufzeit: 01.04.2018 bis 30.09.2021

MathCoRe stands for Mathematical Complexity Reduction – a Research Training Group (RTG) located at Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (OvGU). The RTG is a Graduiertenkolleg (DFG-GRK 2297) funded by Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Headed by the Faculty of Mathematics (FMA) it is run as a cooperation with the Faculty of Electrical Engineering and Information Technology (FEIT) and the Max Planck Institute for the Dynamics of Complex Technical Systems(MPI)
The combination of expertise from different mathematical areas under the theme of Complexity Reduction provides the RTG with a unique profile that specifically shapes the scientific understanding of the young researchers graduating within the RTG. A fundamental goal of our Philosophy is to make the PhD students work on projects that connect several mathematical areas and to let them profit from supervision by two principal investigators with different mathematical backgrounds. In order to ensure the success of our doctoral students they participate in a tailored structured study program. It contains training units in form of compact courses and weekly seminars, encouraging early integration into the scientific community and networking.
The current funding (from April 1, 2017 until September 30, 2021) allows the RTG to support 15 PhD students and a PostDoc to work on their respective research projects. To further promote scientific exchange there are additional PhD students and PostDocs with external funding associated. For a list of current fellows, see here. For possibilities to apply as a regular fellow, see this page.

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BlutSimOpt - Modellierung, schnelle Simulation und Optimierung von Blutströmungen mit Materialschädigung - Hämodialyse Shunts und Stenosen
Laufzeit: 01.12.2016 bis 31.10.2020

Es werden numerische Methoden zur Simulation und Optimierung komplexer Blutströmungen entwickelt und benutzerfreundliche, effiziente Tools implementiert. In Zusammenarbeit mit klinischen und industriellen Partnern untersuchen wir dabei Möglichkeiten der Strömungskontrolle zur Behandlung von Gefäßerkrankungen wie Stenosen oder Aneurysmen. Dabei betrachten wir
insbesondere die extremen Strömungsituationen nach dem Anlegen von arteriovenösen Shunts zur Dialysevorbereitung. Fernziel des Projekts ist es, die gewonnenen Resultate in Zusammenarbeit mit den Partnern sowohl in patientenspezifische Diagnose- und Therapieverfahren als auch in diversifizierte medizinische Produkte einfließen lassen. Zur effizienten Simulation der mechano-chemisch gekoppelten Effekte in Blutgefäßen müssen neue reduzierte Modelle entwickelt werden. Zur
Abbildung der patientenspezifischen Situation werden ableitungsbasierte Verfahren zur Parameterschätzung entwickelt.

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Adaptive Gitter Konzepte für Voxel-basierte Mehrgitterlöser
Laufzeit: 01.10.2018 bis 30.09.2019

Erstellung einer Studie zur Realisierung von Adaptivität in neuartigen Echtzeit-Lösern in der Simulation und Optimierung mit Anwendungen der Strukturdynamik.

Gegenstand ist insbesondere die Realisierung von Stencil-Basierter, Matrixfreier Finite-Elemente Methodik auf unstrukturierten Gittern.

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Sommerschulen im Ausland "Finite Elemente. Theory and Computations", Sommerschule an der Universidad de la Habana, Kuba
Laufzeit: 01.01.2018 bis 31.12.2018

Insgesamt wurde in 2014-2018 vier Sommerschulen in Peru, Kuba und Brasilien durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Vermittlung Kompetenzen im MSO-Bereich, insbesondere der Modellierung mit partiellen Differentialgleichungen sowie der Finite Elemente Approximation dieser Gleichungen.

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Adaptive finite elements for the simulation of the ice cover on the arctic and antarctic ocean
Laufzeit: 01.12.2015 bis 30.11.2018

In diesem Projekt untersuchen wir ein visko-plastisches Materialgesetz zur Simulation der Dynamik des Meereis. Modelle für die Eisdynamik sind einerseits wesentlicher Bestandteil in globalen Klimamodellen, dienen aber auch z.B. zu Vorhersagezwecken in der Schifffahrt.

Die Schwierigkeiten in diesem Projekt ergeben sich einerseits aus der starken Nichtlinearität des Materialgesetzes, dann aber aus der Herausforderung, mit realen komplexen Daten auf sehr großen Gebieten umzugehen.

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ExtremSimOpt: Simulation and Optimization of Extreme Flows
Laufzeit: 01.06.2013 bis 31.12.2016

We numerically investigate extreme flow problems. By extreme flows, we denote problems of a challenging difficulty like very strong nonlinearities, varying densities or fluid structure interactions.

Such problems arise in technical applications like ball bearing lubrication, where enormous pressures cause an deflection of the steel in ball and bearing and where the fluid (the lubricant) shows a nonlinear behavior with pressure dependent viscosities. Other examples include blood flow, or the flow of granular material.

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Publikationen

2023

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A variational approach for temporal multiscale problems and its application to adaptivity and optimization

Dominguez, Dayron; Lautsch, Leopold; Richter, Thomas

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 23 (2023), Heft 2, Artikel e202300193, insges. 8 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A hybrid finite element/neural network solver and its application to the Poisson problem

Kapustsin, Uladzislau; Kaya, Utku; Richter, Thomas

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 23 (2023), Heft 3, Artikel e202300135, insges. 8 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

The neXtSIM-DG dynamical core - a framework for higher-order finite element sea ice modeling

Richter, Thomas; Dansereau, Véronique; Lessig, Christian; Minakowski, Piotr

In: EGUsphere - Göttingen : Copernicus GmbH . - 2023, insges. 31 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Adjacency-based, non-intrusive reduced-order modeling for fluid-structure interactions

Gkimisis, Leonidas; Richter, Thomas; Benner, Peter

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH . - 2023, Artikel e202300047, insges. 8 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A locally modified second-order finite element method for interface problems and its implementation in 2 dimensions

Frei, Stefan; Judakova, Gozel; Richter, Thomas

In: Mathematical modelling and numerical analysis - Les Ulis : EDP Sciences, Bd. 57 (2023), Heft 3, S. 1355-1380

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A priori and a posteriori error estimates for the Deep Ritz method applied to the Laplace and Stokes problem

Minakowski, Piotr; Richter, Thomas

In: Journal of computational and applied mathematics - Amsterdam [u.a.] : North-Holland, Bd. 421 (2023), Artikel 114845

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Diffusion models with time-dependent parameters - an analysis of computational effort and accuracy of different numerical methods

Richter, Thomas; Ulrich, Rolf; Janczyk, Markus

In: Journal of mathematical psychology - Orlando, Fla. : Academic Press, Bd. 114 (2023), Artikel 102756

Dissertation

A locally modified finite element method for two-phase flow problems

Judakova, Gozel; Richter, Thomas

In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Mathematik 2023, 1 Online-Ressource (iv, 111 Seiten, 7,44 MB) [Literaturverzeichnis: Seite 103-111]

Dissertation

Temporal multiscale simulations for multiphysics problems

Soszyńska, Martyna; Richter, Thomas

In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Mathematik 2023, 1 Online-Ressource (vi, 138 Seiten, 1,52 MB) [Literaturverzeichnis: Seite 133-138]

2022

Begutachteter Zeitschriftenartikel

On temporal homogenization in the numerical simulation of atherosclerotic plaque growth

Frei, Stefan; Heinlein, Alexander; Richter, Thomas

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim: Wiley-VCH, Bd. 21 (2022), 1, insges. 5 S., 2021

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Structure preservation for the Deep Neural Network Multigrid Solver

Margenberg, Nils; Lessig, Christian; Richter, Thomas

In: Electronic transactions on numerical analysis - Kent, Ohio: Kent State Univ., Bd. 56 (2022), S. 86-101

Habilitation

Selected aspects of complex flow problems - modelling, analysis, numerics

Minakowski, Piotr; Richter, Thomas

In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Habilitationsschrift Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Mathematik 2022, 1 Online-Ressource (x, 200 Seiten, 18,15 MB) [Literaturverzeichnis: Seite 189-200]

2021

Buchbeitrag

A low-rank approach for nonlinear parameter-dependent fluid-structure interaction problems

Benner, Peter; Richter, Thomas; Weinhandl, Roman

In: Numerical Mathematics and Advanced Applications ENUMATH 2019 - Cham: Springer International Publishing; Vermolen, Fred J. . - 2021, S. 1157-1165 - ( Lecture notes in computational science and engineering; volume 139)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

An averaging scheme for the efficient approximation of time-periodic flow problems

Richter, Thomas

In: Computers & fluids: an international journal - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Volume 214 (2020), article 104769, 2021

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Error estimation and adaptivity for differential equations with multiple scales in time

Lautsch, Leopold; Richter, Thomas

In: Computational methods in applied mathematics - Berlin: De Gruyter, Bd. 21 (2021), 4, S. 841-861

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Adaptive time-step control for a monolithic multirate scheme coupling the heat and wave equation

Soszyńska, Martyna; Richter, Thomas

In: BIT - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V, Bd. 61 (2021), S. 1367-1396

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Simulating linear kinematic features in viscous-plastic sea ice models on quadrilateral and triangular grids with different variable staggering

Mehlmann, C.; Danilov, S.; Losch, M.; Lemieux, J. F.; Hutter, N.; Richter, Thomas; Blain, P.; Hunke, E. C.; Korn, P.

In: Journal of advances in modeling earth systems - Fort Collins, Colo., Bd. 13 (2021), 11, insges. 16 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Parallel time-stepping for fluidstructure interactions

Margenberg, Nils; Richter, Thomas

In: Mathematical modelling of natural phenomena - Les Ulis: EDP Sciences, Bd. 16 (2021), insges. 19 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Settling of spherical particles in the transitional regime

Hagemeier, Thomas; Thévenin, Dominique; Richter, Thomas

In: International journal of multiphase flow - Oxford: Pergamon Press, Bd. 138 (2021)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A Newton multigrid framework for optimal control of fluidstructure interactions

Failer, L.; Richter, Thomas

In: Optimization and engineering - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V, Bd. 22 (2021), S. 2009-2037

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A finite element/neural network framework for modeling suspensions of non-spherical particles

Minakowska, Martyna; Richter, Thomas; Sager, Sebastian

In: Vietnam journal of mathematics - Singapore: Springer, Bd. 49 (2021), 1, S. 207-235

Begutachteter Zeitschriftenartikel

An unfitted Eulerian finite element method for the time-dependent Stokes problem on moving domains

Wahl, Henry; Richter, Thomas; Lehrenfeld, Christoph

In: IMA journal of numerical analysis/ Institute of Mathematics and Its Applications - Oxford: Oxford Univ. Press . - 2021

Begutachteter Zeitschriftenartikel

LocModFE: locally modified finite elements for approximating interface problems in deal.II

Frei, Stefan; Richter, Thomas; Wick, Thomas

In: Software impacts - [Amsterdam]: Elsevier ScienceDirect, Bd. 8 (2021), insges. 4 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Steady azimuthal flow field induced by a rotating sphere near a rigid disk or inside a gap between two coaxially positioned rigid disks

Daddi-Moussa-Ider, Abdallah; Sprenger, Alexander R.; Richter, Thomas; Löwen, Hartmut; Menzel, Andreas

In: Physics of fluids: devoted to the publication of original theoretical, computational, and experimental contributions to the dynamics of gases, liquids, and complex or multiphase fluids - [S.l.]: American Institute of Physics, Bd. 33 (2021), 8

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Using a deep neural network to predict the motion of underresolved triangular rigid bodies in an incompressible flow

Wahl, Henry; Richter, Thomas

In: International journal for numerical methods in fluids - Chichester: Wiley, Bd. 93 (2021), 12, S. 3364-3383

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Falling balls in a viscous fluid with contact: Comparing numerical simulations with experimental data

Wahl, Henry; Richter, Thomas; Frei, Stefan; Hagemeier, Thomas

In: Physics of fluids - [S.l.]: American Institute of Physics, Volume 33(2021), issue 3, article 033304, 19 Seiten

Begutachteter Zeitschriftenartikel

On the impact of fluid structure interaction in blood flow simulations

Failer, Lukas; Minakowski, Piotr; Richter, Thomas

In: Vietnam journal of mathematics - Singapore: Springer, Bd. 49 (2021), 1, S. 169-187

Dissertation

Unfitted finite elements for fluid-rigid body interaction problems

Wahl, Henry; Richter, Thomas; Heiland, Jan

In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, 2021, 1 Online-Ressource (viii, 170 Seiten, 17,45 MB), Illustrationen

2020

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Finite element error estimates on geometrically perturbed domains

Minakowski, Piotr; Richter, Thomas

In: Journal of scientific computing - New York, NY [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V., Bd. 84 (2020), 2, insges. 19 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Low‐rank linear fluid‐structure interaction discretizations

Weinhandl, Roman; Benner, Peter; Richter, Thomas

In: ZAMM - Berlin : Wiley-VCH, Bd. 100 (2020), Heft 11, Artikel e201900205

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Axisymmetric Stokes flow due to a point-force singularity acting between two coaxially positioned rigid no-slip disks

Daddi-Moussa-Ider, Abdallah; Sprenger, Alexander R.; Amarouchene, Yacine; Salez, Thomas; Schönecker, Clarissa; Richter, Thomas; Löwen, Hartmut; Menzel, Andreas M.

In: Journal of fluid mechanics - Cambridge [u.a.]: Cambridge Univ. Press, Volume 904 (2020), article A34, 26 Seiten

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Lowrank linear fluidstructure interaction discretizations

Weinhandl, Roman; Benner, Peter; Richter, Thomas

In: ZAMM - Berlin: Wiley-VCH, Bd. 100 (2020), 11, insges. 28 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A goal oriented error estimator and mesh adaptivity for sea ice simulations

Mehlmann, Carolin; Richter, Thomas

In: Ocean modelling online - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Volume 154(2020), article 101684

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A parallel Newton multigrid framework for monolithic fluid-structure interactions

Failer, L.; Richter, Thomas

In: Journal of scientific computing - New York, NY [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V., Bd. 82 (2020), insges. 27 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Second order pressure estimates for the Crank-Nicolson discretization of the incompressible Navier-Stokes Equations

Sonner, Florian; Richter, Thomas

In: SIAM journal on numerical analysis / Society for Industrial and Applied Mathematics - Philadelphia, Pa. : SIAM, Bd. 58 (2020), Heft 1, S. 375-409, insges. 35 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Efficient approximation of flow problems with multiple scales in time

Frei, Stefan; Richter, Thomas

In: Multiscale modeling & simulation - Philadelphia, Pa. : SIAM, Bd. 18 (2020), Heft 2, S. 942-969, insges. 28 S.

Nicht begutachteter Zeitschriftenartikel

A low-rank approach for nonlinear parameter-dependent fluid-structure interaction problems

Benner, Peter; Richter, Thomas; Weinhandl, Roman

In: De.arxiv.org - [S.l.]: Arxiv.org, 2020, article 1911.08193, 7 Seiten, 2019

2019

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Quasi-random discrete ordinates method for neutron transport problems

Almeida Konzen, Pedro Henrique; Guidi, Leonardo Fernandes; Richter, Thomas

In: Annals of nuclear energy - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, 1975, Bd. 133.2019, S. 275-282

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Numerical benchmarking of fluid-rigid body interactions

Wahl, Henry; Richter, Thomas; Lehrenfeld, Christoph; Heiland, Jan; Minakowski, Piotr

In: Computers & fluids - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Volume 193 (2019), article 104290

Dissertation

Efficient numerical methods to solve the viscous-plastic sea ice model at high spatial resolutions

Mehlmann, Carolin; Richter, Thomas

In: Magdeburg, 2019, vii, 154 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 30 cm[Literaturverzeichnis: Seite 147-154]

2018

Begutachteter Zeitschriftenartikel

An optimization framework for the computation of time-periodic solutions of partial differential equations

Richter, Thomas; Wollner, Winnifried

In: Vietnam journal of mathematics: formerly Tạp chí Toán học (Journal of Mathematics) - Singapore: Springer, 1999, Bd. 46.2018, 4, S. 949-966

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Post-turing tissue pattern formation - advent of mechanochemistry

Brinkmann, Felix; Mercker, Moritz; Richter, Thomas; Marciniak-Czochra, Anna

In: PLoS Computational Biology: a new community journal/ Public Library of Science - San Francisco, Calif.: Public Library of Science, 2005, Vol. 14.2018, 7, Art. e1006259, insgesamt 21 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Linear lowrank parameterdependent fluidstructure interaction discretization in 2D

Weinhandl, Roman; Benner, Peter; Richter, Thomas

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics: PAMM - Weinheim [u.a.]: Wiley-VCH, Bd. 18 (2018), 1

2017

Buchbeitrag

Fully eulerian formulation for fluid-structure interactions

Richter, Thomas

In: Fluid-structure Interactions : Models, Analysis and Finite Elements - Cham : Springer, S. 255-279, 2017 - (Lecture Notes in Computational Science and Engineering; 118)

Buchbeitrag

Discretization

Richter, Thomas

In: Fluid-structure Interactions : Models, Analysis and Finite Elements - Cham : Springer, S. 117-199, 2017 - (Lecture Notes in Computational Science and Engineering; 118)

Buchbeitrag

ALE formulation for fluid-structure interactions

Richter, Thomas

In: Fluid-structure Interactions : Models, Analysis and Finite Elements - Cham : Springer, S. 203-254, 2017 - (Lecture Notes in Computational Science and Engineering; 118)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A second order time-stepping scheme for parabolic interface problems with moving interfaces

Frei, Stefan; Richter, Thomas

In: Mathematical modelling and numerical analysis : an international journal on applied mathematics - Les Ulis : EDP Sciences, Bd. 51.2017, 4, S. 1539-1560

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A finite element multigrid-framework to solve the sea ice momentum equation

Mehlmann, Carolin; Richter, Thomas

In: Journal of computational physics - Amsterdam: Elsevier, 1961, Bd. 348.2017, S. 847-861

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A modified global Newton solver for viscous-plastic sea ice models

Mehlmann, Carolin; Richter, Thomas

In: Ocean modelling online - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, 1999, Bd. 116.2017, S. 96-107

Herausgeberschaft

Fluid-structure Interactions

Richter, Thomas

In: Vol. Fluid-structure Interactions, 2017, S. , ISSN 1439-7358, 10.1007/978-3-319-63970-3

2016

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Long-term simulation of large deformation, mechano-chemical fluid-structure interactions in ALE and fully Eulerian coordinates

Frei, S.; Richter, Thomas; Wick, T.

In: Journal of computational physics - Amsterdam: Elsevier, Bd. 321.2016, S. 874-891

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Mathematical modeling and simulation of the evolution of plaques in blood vessels

Yang, Yifan; Jäger, Willi; Neuss-Radu, Maria; Richter, Thomas

In: Journal of mathematical biology - Berlin: Springer, Bd. 72.2016, 4, S. 973-996

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Beyond Turing - mechanochemical pattern formation in biological tissues

Mercker, Moritz; Brinkmann, Felix; Marciniak-Czochra, Anna; Richter, Thomas

In: Biology direct - London: BioMed Central, Bd. 11.2016, 22, insges. 15 S.

2015

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Discretization of parabolic problems on moving domains with moving interfaces

Frei, Stefan; Richter, Thomas

In: Oberwolfach reports: OWR - Zürich: EMS Publ. House, Bd. 12.2015, 4, S. 3101-3178

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A monolithic geometric multigrid solver for fluid-structure interactions in ALE formulation

Richter, Thomas

In: International journal for numerical methods in engineering - Chichester [u.a.]: Wiley, Bd. 104 (2015), 5, S. 372-390, insges. 17 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A posteriori error estimation for the fractional step theta discretization of the incompressible Navier-Stokes equations

Meidner, Dominik; Richter, Thomas

In: Computer methods in applied mechanics and engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 288.2015, S. 45-59

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Variational localizations of the dual weighted residual estimator

Richter, Thomas; Wick, Thomas

In: Journal of computational and applied mathematics - Amsterdam [u.a.]: North-Holland, Bd. 279.2015, S. 192-208

2014

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Goal-oriented error estimation for the fractional step theta scheme

Meidner, Dominik; Richter, Thomas

In: Computational methods in applied mathematics - Berlin: De Gruyter, 2001, Bd. 14.2014, 2, S. 203-230, insges. 28 S.[Gesehen am 28.07.2020]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Towards a complete numerical description of lubricant film dynamics in ball bearings

Knauf, Stefan; Frei, Stefan; Richter, Thomas; Rannacher, Rolf

In: Computational mechanics - solids, fluids, engineered materials, aging infrastructure, molecular dynamics, heat transfer, manufacturing processes, optimization, fracture & integrity ; research journal: solids, fluids, engineered materials, aging infrastructure, molecular dynamics, heat transfer, manufacturing processes, optimization, fracture & integrity ; research journal - Berlin: Springer, Bd. 53.2014, 2, S. 239-255

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A locally modified parametric finite element method for interface problems

Frei, Stefan; Richter, Thomas

In: SIAM journal on numerical analysis/ Society for Industrial and Applied Mathematics - Philadelphia, Pa.: SIAM, Bd. 52.2014, 5, S. 2315-2334

2013

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Efficient numerical realization of discontinuous Galerkin methods for temporal discretization of parabolic problems

Richter, Thomas; Springer, Andreas; Vexler, Boris

In: Numerische Mathematik - Berlin: Springer, Bd. 124 (2013), 1, S. 151-182, insges. 32 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A fully eulerian formulation for fluid-structure-interaction problems

Richter, Thomas

In: Journal of computational physics - Amsterdam: Elsevier, Bd. 233 (2013), S. 227-240, insges. 14 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Modeling and computing of deformation dynamics of inhomogeneous biological surfaces

Mercker, M.; Marciniak-Czochra, A.; Richter, Thomas; Hartmann, D.

In: SIAM journal on applied mathematics/ Society for Industrial and Applied Mathematics - Philadelphia, Pa.: Soc., Bd. 73 (2013), 5, S. 1768-1792

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Optimal control and parameter estimation for stationary fluid-structure interaction problems

Richter, Thomas; Wick, T.

In: SIAM journal on scientific computing/ Society for Industrial and Applied Mathematics - Philadelphia, Pa.: SIAM, Vol. 35.2017, 5, S. B1085-B1104, 2013

2012

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Goal-oriented error estimation for fluid-structure interaction problems

Richter, Thomas

In: Computer methods in applied mechanics and engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 223/224.2012, S. 28-42

2011

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Implementation of REDIM reduced chemistry to model an axisymmetric laminar diffusion methane-air flame

Almeida Konzen, Pedro Henrique; Richter, Thomas; Riedel, Uwe; Maas, Ulrich

In: Combustion theory and modelling : CTM - London : Taylor and Francis, Bd. 15.2011, 3, S. 299-323

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Sorting mechanisms and communication in phase-separating coupled monolayers

Mercker, Moritz; Richter, Thomas; Hartmann, Dirk

In: The journal of physical chemistry / B - Washington, DC: Soc., Bd. 115 (2011), 40, S. 11739-11745, insges. 7 S.

2007

Begutachteter Zeitschriftenartikel

An adaptive homotopy multi-grid method for molecule orientations of high dimensional liquid crystals

Lin, Ping; Richter, Thomas

In: Journal of computational physics - Amsterdam: Elsevier, Bd. 225 (2007), 2, S. 2069-2082

Kooperationen
  • Ping Lin, University of Science and Technology Beijing
  • Prof. Dr. Boris Vexler, TU München
  • Prof. Dr. Dr. h.c. Rolf Rannacher, Universität Heidelberg
  • Prof. Dr. Stefan Turek, TU Dortmund
  • Prof. Josef Malek, Karls-Universität Prag
  • Univ. Grenoble, Pierre Rampal
  • Einar Örn Ólason, Nansen Environmental and Remote Sensing Center, Bergen
  • Prof. Giovanni Paolo Galdi, University of Pittsburgh
  • UFZ - Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH, Leipzig
Profil
  • Simulation und Optimierung von Strömungsvorgängen unter Extrembedingungen. Gemeinschaftsprojekt mit Prof. Dr. Turek (TU Dortmund) und Prof. Dr. Vexler (TU München) finanziert durch das BMBF
  • Optimalsteuerung und Parameterschätzung bei Fluid-Struktur Wechselwirkungsproblemen. Projekt im Juniorprofessorenprogramm des Landes Baden-Württemberg
  • Fluid-Struktur Interaktionen in Eulerschen Koordinaten
  • Modellierung und Simulation von Plaque-Wachstum in Blutgefäßen. Twinning-Projekt der Exzellenz-Initiative Heidelberg
  • Mechano-Chemische Effekte in der biologischen Musterbildung
Service
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Vita
Former and Current Positions
Nov 2010 - Junior Professor Numerical Methods for Partial Differential Equations,Heidelberg University
Mar 2009 - Nov 2010: Research Associate (Akad. Rat a.Z.), Heidelberg University
Apr 2008 - Feb 2009: Research Associate (Wiss. Mitarbeiter), Numerical Analysis Group, Heidelberg University
Feb and Mar 2008: Research Associate (Wiss. Mitarbeiter), Numerical Analysis Group, University of Kiel
Jan 2007 - Dec 2007: Visiting Scholar in the Aerospace Computational Design Laboratory (DFG-Stipendium), Massachusetts INstitute of Technology
Jul 2005 - Dec 2006: Research Associate (Wiss. Mitarbeiter), Numerical Analysis Group, Heidelberg University
Jun 2001 - Jun 2005: Research Assistent (Wiss. Mitarbeiter), SFB 359, Heidelberg University

Education
Jul 2005: PhD in Mathematics. Theses on "Parallel Multigrid Method for Adaptive finite Elements with Application to 3D Flow Problems", Heidelberg University
March 2001: Diploma in Mathematics. Theses on "Funktionalorientierte Gitteroptimierung bei der Finite-Elemnte Approximation elliptischer Differentialgleichungen" , Heidelberg University
Oct 1996 - Mar 2001: Studies of Mathematics with minor Computer Science

Memberships and Awards
June 2014 : Member of the Interdisciplinary Center for Scientific Computing
Mar 2014: Huesped Distinguido, Auszeichnung zum Ehrengast der Universidad Nacional de Trujillo, Peru
June 2011: Member of the Mathematics Center Heidelberg, MATCH
Oct 2008 - Oct 2010: Associated Member and Post-Doc Member of Graduate College IGK 710, Complex Processes: Modeling, Simulation and Optimization

Academic Assignments
July 2014: Head of the Excellence Committee Scientific Computing in Medicine and Health Care
April 2011: Member of the Student Affair Committee (Studienkommission)
Jul 2010: Study Advisor Mathematics and Scientific Computing (Fachstudienberater)
June 2009: Member of the Admission Committee (Zulassungsausschuss) Mathematics and Scientific Computing
April 2008: Deputy Delegate for Computers (EDV-Beauftragter), Institute of Applied Mathematics
Presse
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Letzte Änderung: 08.06.2023 - Ansprechpartner: Webmaster