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Hybrid SPECT/US
(2014)
The presented paper describes a development project for a formula 1 racing team which was performed at the laboratory for electrical drives and power electronics of the University of Applied Sciences in Offenburg. The kernel of that project was the simulation of an electrical machine with means of a load inverter and a passive filter, so that inverters from contractors could be tested easily without using a real test bench. The whole electrical drive, consisting of the real electrical machine and the inverter is part of a hybrid drive for a formula 1 racing car which is allowed to be used from the racing season 2009.
Informatik-Veranstaltungen in der Fakultät Medien und Informationswesen (abgekürzt MI) vermitteln meist komplexe Inhalte, die anschließend in begleitenden Laborveranstaltungen praktisch und an konkreten Beispielen vertieft werden. Allerdings benötigen die Studierenden für ein lehrreiches Labor und die selbstständige Erarbeitung korrekter Lösungen einige Grundkenntnisse, die aus der jeweiligen Theorieveranstaltung mitgebracht werden müssen. Um den Studierenden weiterhin die Möglichkeit zu geben, den Stoff der Lehrveranstaltungen raum- und zeitunabhängig nachzuarbeiten und auch didaktisch aufbereitete Übungen virtuelldurchzuführen, haben wir zu den Veranstaltungen Software Engineering, Computernetze und Datenbanken webbasierte E-Learning-Materialien konzipiert und erstellt (http://mi-learning.mi.fh-offenburg. de). Diese Materialien erlauben den Lernenden, selbstbestimmt, im eigenen Lernrhythmus und über unterschiedliche Medien einen Zugang zu der Thematik zu finden. Derartige hybride Lernarrangements (Blended Learning) kombinieren die Vorteile unterschiedlicher didaktischer Methoden und der Medien.
Diese Thesis umfasst mit dem hybriden Rendering, Headless CMS und Progressive Web Apps drei moderne technologische Ansätze aus dem Bereich der Webentwicklung. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es dabei, auf Basis eines Einblicks in die Grundlagen des modernen Web Developments zunächst die drei Konzepte einzeln zu betrachten, zu analysieren, Vor- und Nachteile herauszustellen und deren technologische Möglichkeiten zu erklären, um schließlich auch das Zusammenspiel dieser, derzeit relevanten Entwicklungsansätze im Hinblick auf die zugrunde liegende Forschungsfrage zu untersuchen: Ist es möglich verschiedene, aktuelle Trends der Webentwicklung sinnvoll miteinander zu kombinieren und so auf Basis eines Headless CMS, einem Frontendframework für verschiedene Renderingmethoden und der Idee der Progressive Web Apps eine performante und benutzerfreundliche protoytpsiche Web-applikation zu implementieren? Um dies zu überprüfen, wurde auf den zuvor erarbeiteten theoretischen Grundlagen mit MovieRec eine WebApp als interaktives Filmportal konzipiert und schlussendlich mit einem entsprechenden Technologiestack implementiert. Diese Schritte sowie die Umsetzung der Kernfunktionen der Anwendung wurden dabei anhand von Codeausschnitten erklärt.
Rotating flow systems are often used to study stability phenomena and structure developments. The closed spherical gap problem is generalized into an open flow system by superimposing a mass flux in meridional direction. The basic solutions at low Reynolds numbers are described by analytical methods. The nonlinear supercritical solutions are simulated numerically and realized in experiments. Novel steady and time-dependent modes of flows are obtained. The extensive results concern the stability behaviour, non-uniqueness of supercritical solutions, symmetry behaviour and transitions between steady and time-dependent solutions. The experimental investigations concern the visualization of the various instabilities and the quatitative description of the flow structures including the laminar-turbulent transition. A comparison between theoretical and experimental results shows good agreement within the limit of rotational symmetric solutions from the theory.
Die akustischen Emissionen von Wasserinstallationsgeräten, insbesondere während der nächtlichen Ruhezeit in angrenzenden Räumen, können erhebliche Störungen verursachen. Die primäre Ursache dieser Belästigungen liegt in der spezifischen Funktionsweise von Wasserarmaturen, welche somit als Hauptquelle der Lärmemissionen identifiziert werden können. Hydrodynamische und -akustische Simulationen erweisen sich in diesem Zusammenhang als wertvolle Werkzeuge zur Identifikation von kritischen Bereichen, welche für die Schallabstrahlung verantwortlich sind.
In dieser vorliegenden Arbeit werden die hydrodynamischen und -akustischen Eigenschaften eines Installationsgeräuschnormals mithilfe numerischer Methoden untersucht, wobei gleichzeitig ein kommerzielles Berechnungswerkzeug zur Vorhersage von akustischen Schallfeldern in Bezug auf ein hybrides Verfahren evaluiert und validiert wird. Das Installationsgeräuschnormal dient dabei als Testfall, um die Leistungsfähigkeit des hybriden Akustikmodells in Verbindung mit einem RANS- sowie RANS/LES-Ansatz zu überprüfen. Es werden verschiedene Varianten des Installationsgeräuschnormals untersucht und mit experimentellen Messdaten validiert.
Die hydrodynamischen Simulationsergebnisse der verschiedenen Varianten zeigen eine hervorragende Übereinstimmung mit den experimentellen Daten bei der Verwendung eines RANS/LES-Ansatzes. Der Einsatz eines solchen Hybrid-Modells zur Turbulenzmodellierung hat gezeigt, dass eine verbesserte Wiedergabe von zeitabhängigen Phänomenen in der Strömung erreicht werden kann, welche in direktem Zusammenhang mit der Vorhersage der Schallausbreitung stehen und somit eine bedeutende Auswirkung darauf haben.
Die akustische Untersuchung der verschiedenen Varianten des Installationsgeräuschnormals zeigt, dass die Schallabstrahlung ausschließlich in breitbandigen Frequenzspektren erfolgt. Im Rahmen des Vergleichs mit den Messdaten lässt sich erkennen, dass eine akustische Analyse auf Basis eines hybriden Modells in Verbindung mit dem Akustikmodell vielversprechende Ergebnisse bezüglich der Vorhersage des Schallfelds liefern kann und dabei im Vergleich zu einfachen RANS-Modellen Vorteile aufweist.