@phdthesis{Holy2025, author = {Holy, Felix}, title = {Dynamische Simulationen und experimentelle Untersuchungen zur Entwicklung einer Hochtemperatur-Carnot-Batterie}, doi = {10.26127/BTUOpen-7202}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-72020}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2025}, abstract = {Die Energiewende erfordert flexible, effiziente und wirtschaftlich tragf{\"a}hige Speicherl{\"o}sungen, um den stetig wachsenden Anteil erneuerbarer Energien systemdienlich zu integrieren. Carnot-Batterien (CB) bieten hierf{\"u}r ein vielversprechendes Konzept zur sektoren{\"u}bergreifenden Speicherung elektrischer Energie in Form thermischer Energie mit anschließender R{\"u}ckverstromung. Insbesondere Hochtemperatur-Carnot-Batterien (HTCB) mit Speichertemperaturen {\"u}ber 1.000 °C zeichnen sich durch hohe Energiedichten, ein hohes exergetisches Potenzial und eine kosteng{\"u}nstige Systemarchitektur aus leicht verf{\"u}gbaren Speichermaterialien aus. Die vorliegende Arbeit widmet sich der Entwicklung, experimentellen Untersuchung und dynamischen Simulation eines solchen HTCB-Systems. Hierzu wird ein neuartiger Hochtemperaturspeicher (HTS) mit horizontaler Durchstr{\"o}mung und integrierter elektrischer Beladung entworfen, der Beladetemperaturen bis 1.200 °C erreicht und eine thermische Kapazit{\"a}t von etwa 10 MWh aufweist. Die R{\"u}ckverstromung erfolgt {\"u}ber einen extern beheizten Gasturbinenprozess mit einer Mikrogasturbine im elektrischen Leistungsbereich von 30 kW. Unter Voraussetzung eines atmosph{\"a}risch betriebenen HTS erweist sich diese Prozessf{\"u}hrung im station{\"a}ren und thermodynamischen Vergleich zu alternativen Gasturbinenprozessen als besonders geeignet. Im experimentellen Betrieb wird eine 45-st{\"u}ndige R{\"u}ckverstromung der zuvor im HTS gespeicherten thermischen Energie demonstriert. Dabei werden elektrische Wirkungsgrade von bis zu 16,5 \% sowie Gesamtwirkungsgrade von bis zu 60,0 \% unter Ber{\"u}cksichtigung der ausgespeisten W{\"a}rme gemessen. Im Fokus der Arbeit liegt die Entwicklung eines flexiblen und physikalisch-deterministischen Simulationsmodells der HTCB, das alle wesentlichen Komponenten auch im Off-Design abbildet. Unter anderem wird f{\"u}r die dynamische Modellierung des HTS und der W{\"a}rme{\"u}bertrager ein innovativer numerischer Ansatz zur Ber{\"u}cksichtigung der Wandtemperaturprofile entwickelt. Die Parametrisierung und der Abgleich mit umfangreichen experimentellen Messdaten erm{\"o}glichen eine Anpassung und Validierung des Gesamtmodells der HTCB. Das Ergebnis ist ein digitaler Zwilling der Versuchsanlage, der realit{\"a}tsnah das dynamische Systemverhalten abbildet und als Grundlage f{\"u}r die Betriebs- und Designoptimierung der HTCB dient. Mit der aufgezeigten Drehzahloptimierung der Mikrogasturbine und dem entwickelten Beladungsmanagement des HTS lassen sich mit der Versuchsanlage elektrische Round-Trip Efficiencies von 14,1 \% und Gesamtwirkungsgrade von 61,9 \% im PV-Strom gef{\"u}hrten Tageszyklus erzielen. Abschließend wird die Skalierung der HTCB auf industrielle Maßst{\"a}be untersucht. F{\"u}r HTS-Systeme mit einer Speicherkapazit{\"a}t von 140 MWh in Kombination mit einer Gasturbine im elektrischen Leistungsbereich von 1,8 MW werden eine elektrische Round-trip Efficiency von etwa 29 \% und Gesamtwirkungsgrade bis 84 \% prognostiziert.}, subject = {Hochtemperaturspeicher; Gasturbine; Simulation; Dynamik; Speicher; High temperature energy storage; Gas turbine; Dynamics; Simulation; Elektrischer Speicher; Hochtemperatur; Gasturbine; Simulation; Digitaler Zwilling; Optimierung}, language = {de} } @phdthesis{Babel2025, author = {Babel, Christoph Josef}, title = {Virtual evaluation of car body panel surfaces}, doi = {10.26127/BTUOpen-7196}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71960}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2025}, abstract = {The progression of the automotive industry has introduced a slew of complex designs to meet the personalized style expressions of consumers. However, these intricate designs in premium automobiles present significant manufacturing challenges, especially in detecting and prioritizing the varying severities of cosmetic surface defects. Traditionally, defect identification is performed at the end of the development phase, which is a costly and time-consuming process. This thesis seeks to enhance early defect detection efficiency in the concept phase using artificial intelligence (AI). Through examination of unpainted parts, auditors' perceptual practices, and deep draw simulations, the research aims to establish a virtual prediction method to accurately classify surface defects. The findings of this thesis prove that the geometry of unpainted parts sufficiently predicts potential defects post-painting, refuting the need for physical painted part analysis. The identification process adopted by auditors, grounded in analyzing light distortions on surfaces, is replicated within a neural network. Furthermore, by incorporating physiological optical aspects, the thesis improves the virtual representation of defects, creating a visible and analyzable dataset for AI algorithms. The accuracy of the neural networks trained on such datasets is substantiated by the successful translation of auditors' classification methods into a machine learning environment. In particular, a machine learning approach using Random Forest (RF) algorithms excelled in prefiltering areas of interest based on curvature and strain values. A convolutional recurrent neural network (CRNN) is developed to classify the severity of defects, with the introduction of an annotation application to label data by experts. The CRNN demonstrated a remarkable accuracy of 86 \% in classifying defect severity based on simulation data. Moreover, the study assessed the frame-by-frame localization of defects, where the PatchCore anomaly detection algorithm proves optimal, achieving an F1 Score of 0.86. Overall, the research successfully shows the transferability of expert auditors' perception into a neural network architecture, highlighting the feasibility of implementing AI in early phases of automotive design to predict and classify defects, which has the potential to significantly reduce development costs and improve manufacturing efficiency.}, subject = {Computer vision; Neural network; Deep draw simulation; Rendering; K{\"u}nstliche Intelligenz; Maschinelles Lernen; Umformsimulation; Bildgenerierung; Kraftfahrzeugindustrie; Produktentwicklung; Tiefziehen; Fehlererkennung; Simulation; K{\"u}nstliche Intelligenz; Maschinelles Lernen}, language = {en} } @misc{Sobhani2024, type = {Master Thesis}, author = {Sobhani, Mona}, title = {Investigating the potential of a hybrid quantum-classical approach for prime factorization}, doi = {10.26127/BTUOpen-6814}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-68144}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2024}, abstract = {The RSA algorithm is a fundamental component of secure communication, relying on the computational complexity of factoring large integers into primes. However, Shor's algorithm proposes that quantum computers could theoretically find these prime factors with exponential speedup, even for large integers. Despite this potential, current quantum computers are not yet capable of breaking RSA. Today's Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) devices, which are accessible for experimentation through IBM's cloud-based platform, enable researchers to test algorithms and investigate the potential quantum advantage given the existing capabilities of quantum computers. This thesis explores a hybrid quantum-classical approach that uses quantum computing for the computationally expensive parts of the problem and a classical optimizer. This study employed IBM's quantum simulator and real quantum computer to evaluate the effectiveness of the approach. The quantum simulator successfully factorized the number 1048561, while the real quantum computer factorized the number 253.}, subject = {Quantum computing; Hybrid quantum-classical approach; Prime factorization; RSA; Variational Quantum Eigensolver; Quantencomputing; Primenfaktorisierung; Hybrider quantum-klassischer Ansatz; RSA-Verschl{\"u}sselung; Primzahlzerlegung; Quantencomputer; Simulation}, language = {en} } @phdthesis{Rizzi2024, author = {Rizzi, Tommaso}, title = {Investigation of the different abstraction levels for the design of RRAM-based systems}, doi = {10.26127/BTUOpen-6867}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-68677}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2024}, abstract = {The great capabilities of modern electronics have brought in any aspect of our life innovations that were inconceivable before. This progress is enabled by a microelectronic market in continuous evolution, where novel solutions are introduced in order to fulfil the increasing requirements in terms of computing speed, energy efficiency, and area miniaturization. Among the various possibilities under the spotlight for thrusting the performance advancement in the next generation of computing systems, major chip manufacturers are carefully investigating emerging Non-Volatile Memory (eNVM) technologies, in particular Resistive Random Access Memory (RRAM). While it was originally studied as an alternative non-volatile memory medium, the research community has soon realized how this family of devices with their tunable resistance can lead to new efficient designs in a variety of applications. The protagonist of the renewed enthusiasm for this technology is the thriving Artificial Intelligence (AI) field, where RRAM can support the fabrication of analogue accelerators. More precisely, the dual nature of an RRAM array as memory block and computing unit has the potential to implement novel hardware solutions that take inspiration from the human brain to efficiently execute Artificial Neural Networks (ANNs). However, the establishment of RRAM devices in the customer market is delayed by the on-going research to optimize the fabrication process. The contrast between the unsettled underlying hardware and the great interest toward emerging RRAM-based designs resulted in a performance gap between the envisioned RRAM systems and the prototyped ones. In order to transition the RRAM technology from the academic research to real-world scenarios, more circuits need to be designed, implemented, and tested. At the same time, the complexity and cost of modern electronics production impose high reliability and performance standard on the fabricated chip that can only be met by a tight link between the circuit-level validation and any stage of the design development. Unfortunately, the available tools to support the designer at the application- and system-level do not generally offer this cross-layer interface. This work investigates how important the electrical validation can be to guide the designer by comparing the circuital reliability aspects of a traditional routing component and an alternative RRAM-based implementation. Moreover, two different approaches are proposed to bridge the gap between the electric domain and the higher abstraction layers. First, SystemC-AMS is analysed as a viable option to include analogue simulations in Electronic System Level (ESL) evaluation. Several optimization techniques are also proposed to improve the framework performance. Finally, a Pytorch/Spectre tool-chain is implemented to enable circuit-level co-simulation during the testing of ANN models. The tool-chain is validated by considering the end-to-end accuracy for two classification tasks, namely MNIST and CIFAR10 datasets.}, subject = {RRAM; Multiplexer; SystemC; In-Memory Computing; Artificial Neural Network; Resistiver Direktzugriffsspeicher; Rechnen im Speicher; K{\"u}nstliches Neuronales Netzwerk (KNN); Resistive RAM; Routing; Neuronales Netz; Entwicklung; Simulation}, language = {en} } @phdthesis{Voigt2021, author = {Voigt, Andr{\´e}}, title = {Simulation zur Ermittlung von Einsatzpotentialen der alkalischen Druckelektrolyse im Hinblick auf die Versorgung wasserstoffbasierter Applikationen im heutigen und zuk{\"u}nftigen Energiesystem}, doi = {10.26127/BTUOpen-6695}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-66955}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2021}, abstract = {In einem von erneuerbaren Energien dominierten Energiesystem spielen Speichertechnologien eine zentrale Rolle. Im Rahmen der deutschen Energiewende entstehen momentan mehrere Demonstrationsprojekte, in welchen regenerativer Strom mittels Wasserelektrolyse in Form von Wasserstoff gespeichert wird und sektoren{\"u}bergreifend Anwendung findet. Zur technischen und {\"o}konomischen Bewertung von Szenarien, welche bereits heute von Relevanz sind, werden im Rahmen dieser Arbeit Simulationen durchgef{\"u}hrt. Hierf{\"u}r werden mehrere auf regenerativen Energien und Wasserstoff basierende Systempfade mit den Zielapplikationen Wasserstoffbereitstellung f{\"u}r Industrieanwendungen, Wasserstoff-Gasnetzeinspeisung und R{\"u}ckverstromung entworfen. Dar{\"u}ber hinaus wird auch ein zuk{\"u}nftiges Szenario zur saisonalen Stromspeicherung betrachtet. Als Voraussetzung der Simulation werden die in den Systempfaden vorkommenden Komponenten in Matlab/Simulink von Grund auf abgebildet und je nach Zielstellung logisch miteinander verschalten. Die Elektrolyseanlage als zentrale Komponente verf{\"u}gt hierbei {\"u}ber den h{\"o}chsten Detailgrad. Zur Erhebung technischer Kennfelder als auch zur Charakterisierung des Betriebsverhaltens werden weitreichende Untersuchungen an einem realen Druckelektrolyseur durchgef{\"u}hrt, woraufhin eine Implementierung der erhobenen Daten in das Modell erfolgt. Die Energiebereitstellung in den Simulationen geschieht mittels Windkraft und Photovoltaik, welche direkt oder zur Wasserstoffherstellung genutzt wird. Der Wasserstoff wird je nach Einsatzstrategie weiter verdichtet, einer Speicherl{\"o}sung zugef{\"u}hrt und anschließend r{\"u}ckverstromt. Zur Deckung des Wasserstoffbedarfs bzw. der Stromabnahmeprofile wird eine Sensitivit{\"a}tsanalyse zur Dimensionierung der Systemkomponenten durchgef{\"u}hrt. Der Hauptfokus liegt hierbei auf der Sicherstellung der Versorgungssicherheit. Aufgrund seines Detailgrades schließt das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Modell die L{\"u}cke zwischen der Komponenten- und der Systemmodellierung. Somit findet es in der zielgerichteten Analyse von realen Wasserstoff-Versorgungspfaden seine Anwendung. Aufbauend auf der technischen Simulation werden die rechtlichen Rahmenbedingungen der Systempfade dargestellt und anhand eines spezifisch angepassten Kostenmodells die Wasserstoff- und Stromgestehungskosten berechnet sowie die Kostenverteilung hinsichtlich der Kostenbestandteile und Komponenten dargestellt. Die Hauptfaktoren der Gestehungskosten liegen in der Strombereitstellung, gefolgt von der Elektrolyse. F{\"u}r die Wasserstoffspeicherung und R{\"u}ckverstromung fallen vergleichsweise geringe Kosten an. Der angesetzte Zinssatz und eventuelle Abgaben haben einen wesentlichen Einfluss auf die Strom- und Wasserstoffkosten. Die H{\"o}he der anfallenden Abgaben ist stark vom Anwendungsfall abh{\"a}ngig und muss f{\"u}r jeden Einzelfall gesondert betrachtet werden. Ein maßgeblicher Entfall von Abgaben liegt bei der Eigenversorgung ohne Leitung durch ein {\"o}ffentliches Netz vor.}, subject = {Alkalische Druck-Elektrolyse; Power-to-Gas; Erneuerbarer Wasserstoff; Systemmodellierung und Simulation; Matlab Simulink; Alkaline pressure electrolysis; Renewable hydrogen; System modeling and simulation; Matlab Simulink; Wasserstoff; Erneuerbare Energien; Elektrolyse; Power-to-Gas; SIMULINK; Systemmodellierung; Simulation}, language = {de} } @phdthesis{Spiess2023, author = {Spieß, Benjamin}, title = {The artificial engineer : a smart holistic framework for the automated transfer of geometry to analysis models}, doi = {10.26127/BTUOpen-6530}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-65308}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2023}, abstract = {The creation of adequate simulation models for complex assemblies is an extensive process that requires a lot of experience, and on the other hand involves a multitude of manual, tedious tasks. These are significant obstacles for improving the process performance and capabilities. The objective of this research is to develop methods which digitally imitate the way of thoughts of the engineer in the design process towards a digital system understanding and which support the automation of the involved manual workflow. This thesis presents a strategy to translate engineering reasoning and actions to an equivalent in the computer domain. A cardinal step is to gain understanding of system arrangements, boundary conditions and its components. Based on this evaluation, the identification of assembly parts is forming the foundation for optimized process chains for the transfer to the analysis environment. Model complexity relates to computational effort, which in turn affects model capabilities and manageability. To achieve a satisfactory compromise of model quality and complexity, this transfer process is strongly dependent on the visual analysis, reasoning and manual implementation of skilled engineers. The principle of translating engineering logics is pursued from the assembly system to its smallest parts. Component segmentation methods allow subdividing regions of interest into substructures which are assigned with a feature vector. This vector comprises metrics describing the substructures with regard to specific aspects and is the key decision point for subsequent steps as idealization, suitable Finite-Element modeling and ultimately building an analysis model. The created system database is continuously maintained and supports these process chains as well as the final setup of the assembly simulation model. An automated workflow like this implies advantages for efficiency, but also creates opportunities for further use cases. This workflow has been exploited for generating a training data set from the different simulation variants as a basis to a knowledge representation imitating engineering experience. An algorithm from the graph neural network field is applied to this data set as a conceptual approach. The intention pursued in this concept is to model the learning progress about estimating the influence of modelling decisions on simulation results and quality. This research proposes a holistic strategy and describes methods to achieve the objectives of decreasing manual effort, introducing an automated and geometry-based process and digitally replicating engineering experience by introducing a knowledge database.}, subject = {Engineering; Automation; Artificial intelligence; Design; Machine learning; Automatisierung; Simulation; K{\"u}nstliche Intelligenz; CAD; FEM; Automatisierung; CAD; Finite-Elemente-Methode; K{\"u}nstliche Intelligenz; Simulation}, language = {en} } @misc{Zell2022, type = {Master Thesis}, author = {Zell, Sascha}, title = {Agentenbasierte Modellierung und Simulation der Rettungskette : eine Fallstudie in der Lausitz}, doi = {10.26127/BTUOpen-5873}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58731}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2022}, abstract = {A functioning prehospital Emergency Medical Service (EMS) system is of special importance for society and subject to many new challenges of present time. Socioeconomic change and technical progress affect existing systems and force responsibles to adopt new approaches for performance optimization. Therefore this work provides a literature review on different EMS planning problems and presents an agent-based simulation approach to model the rescue chain of a region specific EMS system. Underlying data from urban region Cottbus, Brandenburg, Germany is used to parameterize and verify the model. Using a geographic information system (GIS), the model generates emergency calls according to population density with a time dependent rate and displays different key figures for evaluation of system performance. A graphical interface including operation and statistics monitoring was designed to lay the foundation for practical application.}, subject = {Emergency medical service system; Agent-based simulation; Rescue chain; Rettungsdienst; Rettungskette; Agentenbasiertes Simulationsmodell; Cottbus; Rettungswesen; Geoinformationssystem; Simulation}, language = {de} } @phdthesis{Chodak2021, author = {Chodak, Jacek}, title = {Spike - a tool for reproducible simulation experiments}, doi = {10.26127/BTUOpen-5850}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58509}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2021}, abstract = {Reproducibility of simulation experiments is still a significant challenge and has attracted considerable attention in recent years. One cause of this situation is bad habits of the scientific community. Many results are published without data or source code, and only a textual description of the simulation set-up is provided. Other causes are: no complete simulation set-up, no proper output data analysis and inconsistency of published data, which makes it impossible to compare results. The progress of computational modelling, amount of data and complexity of models requires designing experiments in such a way that ensures reproducibility. A textual description does not provide all the needed details. A computer code is more reliable than a textual description. It is the precise specification that describes a simulation configuration, model, etc. When computer code, data, models and all parameters are provided, the simulation results become reproducible. The main goal of this thesis is to develop a tool that ensures reproducibility and efficient execution of simulation experiments, often involving many individual simulation runs. The tool should support a wide range of application scenarios, where the typical scenario is simulation of biochemical reaction networks, which are represented as (coloured) Petri nets interpreted in the stochastic, continuous or hybrid paradigm. The model to be simulated can be given in various formats, including SBML. The result is a command line tool called Spike, which can be used for various scenarios, including benchmarking, simulation of adaptive models and parameter optimization. It builds on a human-readable configuration script SPC, supporting the efficient specification of multiple model configurations as well as multiple simulator configurations in a single configuration file.}, subject = {Petri nets; Parallel simulation; Parameter scanning; Reproducibility; Simulation of adaptive models; Petri Netze; Parallelsimulation; Parameterscannen; Reproduzierbarkeit; Simulation von adaptiven Modellen; Gef{\"a}rbtes Petri-Netz; Simulation; Reproduzierbarkeit}, language = {en} } @phdthesis{Assaf2021, author = {Assaf, George}, title = {Fuzzy coloured Petri nets for modelling biological systems with uncertain kinetic parameters}, doi = {10.26127/BTUOpen-5851}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58516}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2021}, abstract = {Over the last twenty years, Petri nets have been increasingly adopted for modelling and simulating biological systems, as they offer an intuitive and graphical approach for this purpose. Their usability convenience comes from the fact that they offer many types of elements to describe systems in a qualitative and quantitative way. Coloured Petri nets are particularly useful to model systems with repeated components in a compact fashion. Our tool Snoopy for modelling and simulating Petri nets is one of the most well-known tools supporting a family of related Petri net classes comprising stochastic, continuous and hybrid Petri nets, and covering uncoloured and coloured Petri nets alike. However, kinetic information of a biological system, i.e. kinetic parameters may be uncertain, due to many reasons, e.g. environmental factors. Besides, coloured Petri nets as they were previously supported in Snoopy suffered from some inconsistencies. Due to these inconsistencies, exploring the model behaviour using different sizes (scaleability) was not feasible. Both challenges call for a new and more powerful approach integrating the modelling of uncertainties together with modelling features supporting repeated structures in a compact and scalable way. This thesis comprises two major contributions: Firstly, we introduce the definition and present the simulation algorithm for both uncoloured and coloured fuzzy Petri nets, by extending the existing quantitative uncoloured and coloured Petri nets in Snoopy. This includes discretising the uncertain kinetic parameters to crisp values by using sampling strategies. Secondly, we harmonise coloured Petri nets in Snoopy with their uncoloured counterparts and we extend the Snoopy's coloured Petri nets by all the features, which are supported by the coloured abstract net description language - an exchange format of coloured Petri nets in our PetriNuts tool family. By performing fuzzy simulation, one can obtain two kinds of output: fuzzy bands of each output variable and their corresponding timed-membership functions. Each fuzzy band describes the uncertainties associated with the input, whereas membership functions give more accurate information about the associated uncertainties. The most important features that we obtain by harmonising coloured Petri nets are to develop scaleable models, by defining scaling factors as constants and unifying the usage of coloured Petri nets with the other tools in our PetriNuts tool family.}, subject = {Uncertain biological systems; Petri nets; Fuzzy logic; Colouring fuzziness; Software harmonisation; Unbestimmte Systembiologie; Modellierung; Petri-Netze; Software Hamonisierung; Simulation; Gef{\"a}rbtes Petri-Netz; Systembiologie; Fuzzy-Logik}, language = {en} } @phdthesis{Groenke2020, author = {Gr{\"o}nke, Martin}, title = {Synthesis and characterization of layered transition metal trihalides MCl₃ (M = Ru, Mo, Ti, Cr) and CrX₃ (X = Cl, Br, I)}, doi = {10.26127/BTUOpen-5282}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-52828}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2020}, abstract = {The investigation of novel structure-to-property relations of many transition metal trihalides MX₃ by downscaling to promising monolayer is still pending. However, the production of two-dimensional MX₃ sheets that are both high crystalline and thin is an experimental challenge. This thesis is focused on the rational synthesis planning and the derived targeted preparation of thin MX₃ nanosheets (≤ 100 nm) on suitable substrates by chemical vapor transport (CVT) as well as their characterization by complementary analytical methods. CVT of nanosheets directly on substrates benefits of low timescales, less material consumption and only few structural distortions. For the determination of optimal growth conditions, the CVT processes of investigated compounds were initially simulated by using the Calphad method (program package TRAGMIN). Thus, the occurring transport efficient gas species and temperature dependent, dominating vapor transport equilibria were calculated to optimize the growth process in a direct and straightforward way. Based on prior simulation results single crystalline sheets of MCl₃ (M = Ru, Mo, Ti, Cr) and CrX₃ (X = I, Br, Cl) were successfully prepared at temperatures between 573 - 1023 K on YSZ (yttrium stabilized zirconia) or sapphire substrates. The adjustable CVT parameters (transport duration, temperatures or weighed starting material) were optimized with respect to the targeted synthesis of either bulk or nanosheets at substrates. Microsheets with thicknesses of less than 4 μm (α-TiCl₃) and about 20 nm thin nanosheets (α-RuCl₃, CrCl₃ and CrI₃) down to ultrathin flakes (≈ 3 nm, α-MoCl₃ and CrBr₃) were obtained by CVT. As a highlight, monolayers of α-RuCl₃ and CrCl₃ were isolated successfully by means of a subsequent delamination. The MX₃ sheets morphology and dimension was described by optical and electron microscopy, highlighting their two-dimensional nature. By several X-ray spectroscopy and diffraction techniques the desired composition (M:X = 1:3), high crystallinity and phase-purity of thick and thin MX₃ platelets was confirmed subsequently. With respect to MX₃ nanosheets a slight increase (α-RuCl₃, α-MoCl₃ and CrBr₃) or decrease (CrCl₃) in phonon energies was observed in comparison to their bulk counterparts. The magnetic properties of CrCl₃ micro- and nanosheets were determined to be solely ferromagnetic and thus different than those of the bulk samples. Finally, the structure-to-property relations were investigated at a first example. The catalytic properties of α-TiCl₃ microsheets were investigated by gas-phase polymerization of ethylene. By downscaling the catalysts thickness by CVT, we obtained an activity improvement of 24 \% in comparison to bulk α-TiCl₃.}, subject = {Crystal; Thermodynamic; Vapor phase; Synthesis; Simulation; Kristall; Thermodynamik; Gasphase; Synthese; Simulation; Syntheseplanung; {\"U}bergangsmetallverbindungen; Metallhalogenide; Rutheniumhalogenide; Molybd{\"a}nhalogenide; Gasphasenreaktion}, language = {en} } @phdthesis{Buckow2019, author = {Buckow, Benjamin}, title = {Entwicklung von Modellen und Methoden zur Qualifizierung f{\"u}r die Netzbetriebsf{\"u}hrung unter Einbeziehung eines neuartigen dynamischen Netzsimulators}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-52267}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2019}, abstract = {Das elektrische Energieversorgungssystem in Europa, insbesondere in Deutschland, unterliegt vor allem seit der Verabschiedung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes im Jahre 2000 enormen Ver{\"a}nderungen. Die {\"u}ber viele Jahre gewachsene Struktur einer zentralen Energieeinspeisung durch konventionelle Kraftwerke l{\"o}st sich zunehmend auf, getrieben durch den Ausstieg aus der Atom- sowie der Kohleenergie und es bildet sich ein dezentrales Energieversorgungsnetz, welches durch die Energieerzeugung aus erneuerbare Energien, allen voran Windenergie- und Photovoltaikanlagen, gepr{\"a}gt ist. Wesentliche Gr{\"u}nde dieser Ver{\"a}nderungen sind politische und regulatorische Rahmenbedingungen sowie der technische Fortschritt im Bereich der Erzeugung, Verbrauch und {\"U}bertragung von Energie. Durch diese Wandlung des Energieversorgungssystems werden die Netzbetriebsf{\"u}hrer zunehmend vor kritische Situationen gestellt, da die fluktuierende Einspeisung der erneuerbaren Energien nicht pr{\"a}zise vorhergesagt werden kann und somit Einspeisung und Verbrauch nicht mehr im Gleichgewicht sind. Dieses Defizit erreicht vermehrt eine Gr{\"o}ßenordnung, die durch Regelleistung nicht mehr ausgeregelt werden kann und ein Eingreifen der Netzbetriebsf{\"u}hrer in das Energie{\"u}bertragungsnetz nach sich zieht. Damit diese kritischen Situationen von den Netzbetriebsf{\"u}hrern zu jeder Zeit beherrscht werden k{\"o}nnen, ist es n{\"o}tig, das Personal f{\"u}r solche Szenarien zu qualifizieren. Dabei bedarf es Forschungsarbeit, um diese Qualifizierung an Simulator gest{\"u}tzten Schulungen mit geeigneten Netzmodellen und Szenarien sicherzustellen. Dabei muss die Interaktion und Kommunikation zwischen den Netzbetriebsf{\"u}hrern zentraler Bestandteil einer solchen Schulung sein. Insbesondere bei Netzwiederaufbau Szenarien ist die Einhaltung einer pr{\"a}zisen Kommunikation unter Ber{\"u}cksichtigung von Meldeketten und Weisungsberechtigungen. In dieser Arbeit wird solche eine Schulung unter Anwendung didaktischer Methoden ausarbeitet sowie Netzmodelle entwickelt, welche die Grundlage sind, um an einem solchen dynamischen Netzsimulationssystem Netzbetriebsschulungen durchzuf{\"u}hren. Dar{\"u}ber hinaus werden verschiedene Szenarien erstellt, um die unterschiedlichsten Aspekte der Netzbetriebsf{\"u}hrung unter Einbeziehung von Netzbetriebsf{\"u}hrern, Studierenden und Meister zu schulen.}, subject = {Netzbetrieb; Trainingssimulator; Schulung; Grid operation; Training simulator; Training; Elektrizit{\"a}tsversorgung; Management; Qualifikation; Simulation}, language = {de} } @phdthesis{Nawdiyal2018, author = {Nawdiyal, Amruta}, title = {The influence of allylic site abstraction reactions of olefin on cyclo-paraffin formation}, doi = {10.26127/BTUOpen-4852}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48522}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2018}, abstract = {This thesis is a combined work of understanding the high temperature oxidation chemistry of cycloalkanes viz. methylcyclohexane based on previously developed cyclohexane and extending it to generate the larger n-propylcyclohexane chemical kinetic mechanism. The detailed kinetic reaction mechanism model for the oxidation of 1-hexene previously developed has been added to account for the ring opening of cyclohexane forming 1-hexene. As an update to the publication, preference of allylic H-abstractions from 1-hexene has been taken into account and retro-ene reaction producing propene has been added. The complete model is composed of 329 species and 2065 reactions with 3796 reversible elementary reactions. Further, these models have been validated against different experiments such as shock tubes, jet stirred reactors and laminar flames to cover full range of temperatures, pressures and equivalence ratios making the models comprehensive and was found to be adequate to satisfactorily reproduce the experimental data. The allylic radicals (C₆H₁₁-D1R3) preferred abstractions from 1-hexene improves the C₆H₁₁ profiles in the 1-hexene model. But it also influences the otherwise isomerization path of C₆H1₁₁-D1R6 to CYC₆H₁₁ (Cyclohexyl radical) which would further form cyclohexene (CYC₆H₁₀). It is observed that CYC₆H₁₀ profiles in 1-hexene flames and cyclohexane speciation are over-predicted. The major decomposition pathway of the cycloalkanes is through H-abstractions on the ring. The path which leads towards ring opening to form olefin is observed for cyclohexane and methylcyclohexane but is very low. The fulvene pathway influence on benzene profiles of 1-hexene is obvious but do not seem to affect the cycloalkanes. This infers there are other benzene formation pathways in cycloalkanes. Some possible pathways would be the dehydrogenation of dienes and dehydrogenation of cyclo-olefins.}, subject = {Kinetic modelling; Simulation; Reaction mechanism; Cycloparaffins; Olefins; Kinetische Modellierung; Simulation; Reaktionsmechanismus; Cycloparaffine; Olefine; Cyclohexan; Methylcyclohexan; Reaktionsmechanismus; Kinetik; Modell}, language = {en} } @techreport{AuerDosaDulaietal.2019, author = {Auer, Peter and D{\´o}sa, Gy{\"o}rgy and Dulai, Tibor and F{\"u}genschuh, Armin and N{\"a}ser, Peggy and Ortner, Ronald and Werner-Stark, {\´A}gnes}, title = {A new heuristic and an exact approach for a production planning problem}, editor = {F{\"u}genschuh, Armin}, issn = {2627-6100}, doi = {10.26127/BTUOpen-4827}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48278}, year = {2019}, abstract = {We deal with a very complex and hard scheduling problem. Several types of products are processed by a heterogeneous resource set, where resources have different operating capabilities and setup times are considered. The processing of the products follows different workflows, allowing also assembly lines. The goal is to process all products in minimum time, i.e., the makespan is to be minimized. Because of the complexity of the problem an exact solver would require too much running time. We propose a compound method where a heuristic is combined with an exact solver. Our proposed heuristic is composed of several phases applying different smart strategies. In order to reduce the computational complexity of the exact approach, we exploit the makespan determined by the heuristic as an upper bound for the time horizon, which has a direct in uence on the instance size used in the exact approach. We demonstrate the efficiency of our combined method on multiple problem classes. With the help of the heuristic the exact solver is able to obtain an optimal solution in a much shorter amount of time.}, subject = {Production planning; Mixed-integer programming; Heuristics; Simulation; Fertigungsprogrammplanung; Heuristik; Optimierung}, language = {en} } @inproceedings{OPUS4-4724, title = {4. Ingenieurtag 2018 der Fakult{\"a}t Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme und der Fakult{\"a}t Architektur, Bauingenieurwesen und Stadtplanung : NESEFF-Netzwerktreffen 2018}, editor = {Simon, Sylvio and Straub, Andrea}, isbn = {978-3-940471-43-7}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-47244}, year = {2019}, abstract = {Dieser Tagungsband enth{\"a}lt eine Vielzahl von Vortr{\"a}gen und Ver{\"o}ffentlichungen mit Bezug zu Energieeffizienz.}, subject = {Energieeffizienz; Fertigung; Leichtbau; Simulation; Energieeffizienz; Fertigung; Leichtbau; Simulation}, language = {mul} } @phdthesis{Ubben2017, author = {Ubben, Paul Tobe}, title = {Entwicklung eines Konzepts zur robusten Optimierung von neuen Fahrwerksarchitekturen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42745}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2017}, abstract = {Der Wettbewerbsdruck um die Gunst der Kunden im Automobilbau f{\"u}hrt zu einer stetig ansteigenden Diversifikation von Fahrzeugmodellen. Hierbei werden vermehrt Architekturen eingesetzt, die Produktions- und Entwicklungskosten durch die Vereinheitlichung von Bauteilen und Strukturen verringern, die in vielen verschiedenen Fahrzeugmodellen eingesetzt werden k{\"o}nnen. Somit stellen Individualisierung und Kosteneffizienz keinen Widerspruch mehr dar. Ein wesentlicher Erfolgsfaktor bei der Entwicklung einer Architektur ist der fr{\"u}he Einsatz von Simulation und computerbasierter Optimierung, um die vereinheitlichten Teile m{\"o}glichst gut auf die verschiedenen Anforderungen der Fahrzeugmodelle anpassen und auslegen zu k{\"o}nnen. Die hierf{\"u}r ben{\"o}tigten Prozesse unterscheiden sich von denen, die f{\"u}r klassische Optimierungsprobleme eingesetzt werden. Die hierarchische Struktur individueller und Architekturrelevanter Gr{\"o}ßen muss Ber{\"u}cksichtigung finden und in einen m{\"o}glichst effizienten Auslegungsprozess m{\"u}nden. Zus{\"a}tzlich ergibt sich ein großer Vorteil, wenn ein Hersteller kurzfristig und schnell neue Fahrzeugmodelle in hinreichender Qualit{\"a}t auf den Markt bringen kann, wof{\"u}r eine besonders robuste Architektur ben{\"o}tigt wird. Auf Basis einer in dieser Arbeit definierten Parametrik f{\"u}r Fahrwerksarchitekturen werden verschiedene Optimierungsstrategien untersucht und eine m{\"o}glichst erfolgversprechende identifiziert sowie mittels geeigneter, effizienzverbessernder Maßnahmen erweitert. Die Optimierungsprobleme werden hierbei mehrkriteriell gel{\"o}st, um neben der deterministischen Optimierung auch die robuste Architekturoptimierung zu erm{\"o}glichen. Letztendlich zeigt die praxisnahe Optimierung einer Fahrwerksarchitektur das Potential und die Anwendbarkeit der entwickelten Strategie.}, subject = {Robuste Optimierung; Fahrwerksarchitekturen; Plattformoptimierung; Fahrwerk; Simulation; Robust design optimization; Chassis architecture; Platform optimization; Product and family design; Simulation; Fahrwerk; Robuste Optimierung; Simulation}, language = {de} } @phdthesis{Luehr2016, author = {L{\"u}hr, Carsten}, title = {Optimieren der Reinigung von Hanfsch{\"a}ben im axialen Fluss}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41694}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2016}, abstract = {Nach jahrelangem R{\"u}ckgang des Hanfanbaus in Deutschland konnte in den letzten Jahren wieder eine Zunahme des Hanfanbaus verzeichnet werden. Das bei der Fasergewinnung mit bis zu 70 Masse-\% anfallende Nebenprodukt Sch{\"a}ben-Faser-Gemisch muss f{\"u}r eine weitere Verarbeitung und den Einsatz in h{\"o}herwertigen Anwendungen aufbereitet werden. Ziel war es, dieses f{\"u}r einen wirtschaftlichen Anlagenbetrieb wichtige Nebenprodukt in seine Hauptbestandteile Sch{\"a}ben und Fasern zu separieren und den darin enthaltenen Staub zu entfernen. Das Separieren und damit Reinigen des Gemischs erfolgte nach einem neuartigen und patentierten Prinzip auf Basis einer Paddelschnecke und einer dazu abgestimmten Siebfl{\"a}che. In verschiedenen Modellen konnten wesentliche Zusammenh{\"a}nge zwischen Konstruktions-und Betriebsparametern einer Paddelschnecke und dem Abscheideverhalten von Sch{\"a}ben {\"u}ber einem Sieb aufgezeigt werden. Die Ergebnisse der Modellierung zum Massestrom und dem Trennverhalten wurden anhand einer Versuchsmaschine zur Reinigung von Sch{\"a}ben-Faser-Gemischen in einem Aussiebungsverlauf validiert und daraus Konstruktionsvorgaben f{\"u}r einen Prototypen getroffen. Mit der im Ergebnis vorgestellten Konstruktion steht f{\"u}r die hanfverarbeitende Industrie eine Reinigungsmaschine mit minimalem technischem Aufwand, bestehend aus nur einer Prozessstufe und damit verbundene geringe Anschaffungs- sowie Betriebskosten f{\"u}r den Anlagenbetreiber, zur Verf{\"u}gung.}, subject = {Sch{\"a}benreinigung; Modellierung; Sieben; Abscheiden; Simulation; Shive cleaning; Modelling; Screening; Separation; Simulation; Sch{\"a}ben; Abscheidung; Pflanzenfaser; Objekt-Prozess-Modell}, language = {de} } @inproceedings{OPUS4-4052, title = {3. Ingenieurtag 2016 der Fakult{\"a}t Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme - GUS und Osteuropatag - NESEFF-Netzwerktreffen 2016}, editor = {Simon, Sylvio}, isbn = {978-3-940471-28-4}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40523}, year = {2016}, abstract = {Dieser Tagungsband enth{\"a}lt eine Vielzahl von Vortr{\"a}gen und Ver{\"o}ffentlichungen mit Bezug zu Energieeffizienz.}, subject = {Energieeffizienz; Leichtbau; Fertigung; Simulation; Energieeffizienz; Leichtbau; Fertigung; Simulation}, language = {mul} } @phdthesis{Jozefik2016, author = {Jozefik, Zoltan}, title = {Application of ODT to turbulent combustion problems in incompressible and compressible regimes}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-38653}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2016}, abstract = {The one-dimensional turbulence (ODT) model is applied to a reactant - to - product counterflow configuration as well as to a shock tube configuration in non-reactive flow and in deflagration and detonation regimes. The model employed herein solves conservation equations for momentum, energy, and species on a one dimensional (1D) domain corresponding to the line spanning the domain between nozzle orifice centers in the counterflow configuration and corresponding to the tube length in the shock tube configuration. The effects of turbulent mixing are modeled via a stochastic process, while the Kolmogorov and reactive length and time scales are explicitly resolved. In the counterflow configuration, comparisons between model and DNS results for spatial mean and root-mean-square (RMS) velocity, temperature, and major and minor species profiles are shown. The ODT approach shows qualitatively and quantitatively reasonable agreement with the DNS data. Scatter plots and statistics conditioned on temperature are also compared for heat release rate and all species. ODT is able to capture the range of results depicted by DNS. However, conditional statistics show signs of underignition. To carry out the shock tube simulations, the ODT methodology is extended to include an efficient compressible implementation and a model for capturing shock-induced turbulence is presented. The necessary algorithmic changes to include compressibility effects are highlighted and the model for capturing shock-turbulence interaction is presented. To validate the compressible solver, results for Sod's shock tube problem are compared against a finite volume Riemann solver. To validate the model for shock-turbulence interaction, comparisons for a non-reactive and a reactive case are presented. First, results of a shock traveling from light (air) to heavy (SF6) with reshock have been simulated to match mixing width growth data of experiments and turbulent kinetic energy results from LES. Then, for one-step chemistry calibrated to represent an acetylene/air mixture, the interaction of a shock wave with an expanding flame front is simulated, and results with 2D simulation (2D-sim) data for flame brush formation and ensuing deflagration-to-detonation transitions (DDT) are compared. Results for the Sod shock tube comparison show that the shock speed and profile are captured accurately. Results for the nonreactive shock-reshock problem show that interface growth at all simulated Mach numbers is captured accurately and that the turbulent kinetic energy agrees in order of magnitude with LES data. The reactive shock tube results show that the flame brush thickness compares well to 2D-sim data and that the approximate location and timing of the DDT can be captured. The known sensitivity of DDT characteristics to details of individual Wow realizations, seen also in ODT, implies that model agreement can be quantified only by comparing Wow ensembles, which are presently unavailable other than in an ODT run-to-run sensitivity study that is reported herein.}, subject = {Turbulence; Combustion modeling; One dimensional turbulence (ODT); Counterflow; Shock tube; Turbulenz; Verbrennungsmodellierung; Gegenstrom; Stoßrohr; Turbulente Str{\"o}mung; Gegenstr{\"o}mung; Stoßwellenrohr; Simulation}, language = {en} } @phdthesis{Xu2015, author = {Xu, Ruoyu}, title = {Comparison of switching behaviours between vacuum and SF6 technologies at 145kV network}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-36693}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2015}, abstract = {This PhD project started from one basic question: whether vacuum technology can be applied to 145kV electrical power system networks as a potential substitution to SF6 technology which has been utilised for decades of practice, due to environment and economic concerns. Possible threats and challenges, which might cause problems for the proposed replacement, are identified mainly in three areas: (1) small inductive current switching, (2) capacitive load current switching and (3) short-line fault switching. Three circuit-breaker programming models, therefore, have been developed based on statistic data provided by breaker manufactures: (1) a maximum di/dt fixed model which has been utilised for small inductive current switching tests and capacitive load current de-energising tests; (2) a dynamic di/dt model adopting from Mayr's classic arc model for SF6 circuit-breakers which has been utilised for short-line fault tests; and (3) a current making model for capacitive load current energising tests. In a general conclusion, vacuum technology shows its superiority in most of the switching duties although in some rare cases, SF6 technology still stands a chance to break it even. But if we take the environment and economic factors into consideration, vacuum is definitely worth investigating in the future market.}, subject = {Vacuum; SF6; Simulation; Aufschl{\"u}sselung; Vakuum; TRV; Breakdown; High-frequency current quenching; Hochspannungsleistungsschalter; Vakuumschalter; Ausschaltverhalten}, language = {en} } @phdthesis{An2015, author = {An, Ni}, title = {Statistical analysis of extreme climate events in Brandenburg}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-36117}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2015}, abstract = {The main idea of this paper is to evaluate the performance of the fine resolution CLM model in the state of Brandenburg Germany, create a bias correction method and reanalyze the climate signals of the corrected simulations on projections of the 21st century. The bias correction method is a distribution oriented method and the analysis is mainly focused on the extreme events such as 95 and 5 percentile daily temperatures and 95 percentile daily precipitations in a period of 30 years, but also includes seasonal temperature, daily temperature difference and monthly precipitation to demonstrate the effectiveness of the correction method. The results showed that the correction method was very effective on different variables. After correction, the extreme daily temperature bias was reduced from a cold bias of 1-2K to less than 0.1K. The corrected projection simulations suggested that the extreme temperatures were about to increase both in intensity and in frequency. The extreme precipitation after correction was meant to become more severe and frequent as well.}, subject = {Bias correction; Climate simulation; CLM model evaluation; Climate signal analysis; Bias Korrektur; Klima Simulation; CLM Modell Auswertung; Klima Signal Analyse; Brandenburg; Klima; Modell; Statistische Analyse; Simulation}, language = {en} } @misc{Voelker2013, type = {Master Thesis}, author = {V{\"o}lker, Eduard}, title = {Numerische Berechnungen der Temperaturverteilung in einem Wasserbeh{\"a}lter mit transparenter Abdeckung bei direkter Sonnenstrahlung}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-34618}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2013}, abstract = {Diese Arbeit bezieht sich auf die Annahme, dass es im Speicher genau wie im Gew{\"a}sser eine starke Temperaturschichtung geben muss. Diese wirkt sich unterschiedlich auf die W{\"a}rmeverluste aus. So sind an der Oberfl{\"a}che h{\"o}here Verluste als im unteren Bereich des Beh{\"a}lters zu erwarten. Die Zielsetzung besteht in erster Linie darin, die Temperaturschichtung zu berechnen, um Auswirkungen auf die Effizienz absch{\"a}tzen zu k{\"o}nnen. Neben der Betrachtung der Effektivit{\"a}t wird in dieser Arbeit auch viel Wert auf die Randbedingungen gelegt. Es werden Annahmen getroffen, die die Einfl{\"u}sse auf die Temperatur m{\"o}glichst realit{\"a}tsnah beschreiben. Daf{\"u}r werden zun{\"a}chst die verwendeten physikalischen Grundlagen erl{\"a}utert.}, subject = {Simulation; Wasserspeicher; Temperaturverteilung; Str{\"o}mungssimulation; Finite-Volumen-Methode; ANSYS}, language = {de} } @phdthesis{Nakov2014, author = {Nakov, Galin}, title = {Rohemissionsmodellierung auf Basis detaillierter Chemie}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-34668}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2014}, abstract = {Diese Dissertation befasst sich mit der numerischen Simulation von Verbrennung sowie Ruß- und NOx-Emissionen in Dieselmotoren. F{\"u}r die Rußsimulation wurde das detaillierte Rußmodell von Prof. Dr. F. Mauß angewandt, das auf einer Flamelet-Bibliothek basiert (engl. Flamelet Library of Sources - FLOS). Dabei wird die detaillierte Chemie a priori gel{\"o}st und tabelliert, wodurch eine Ber{\"u}cksichtigung von lokalen Chemie- und Turbulenzeffekten bei akzeptablen CPU-Rechenzeiten erm{\"o}glicht wird. Unter der berechtigten Annahme, dass die Rußchemie viel langsamer als die turbulenten L{\"a}ngenskalen im Str{\"o}mungsfeld ist, k{\"o}nnen Rußreaktionsraten vorausberechnet und in der FLOS tabelliert werden. Des Weiteren wurde ein {\"a}hnlich gestaltetes NOx-Modell entwickelt, das auch auf einem Flamelet-Bibliotheksansatz basiert. Eine große Herausforderung bei der Anwendung von Flamelet-Bibliotheksans{\"a}tzen ist die Kopplung zum CFD-Code. Eines der Hauptziele dieser Arbeit ist die Entwicklung einer neuen Methode, mit der die Kopplung zum CFD-Code verbessert wird. Der vorgeschlagene Ansatz weist eine weitere Bibliothek auf, in der Temperaturprofile von station{\"a}ren Flamelets tabelliert sind. Mithilfe dieser zus{\"a}tzlichen Bibliothek kann das Flamelet ausgew{\"a}hlt werden, das genau den thermodynamischen Bedingungen und der Gemischzusammensetzung in der CFD-Zelle entspricht. Damit wird die Konsistenz zwischen FLOS und CFD-Code hinsichtlich Mischungs-bruch und Temperatur gew{\"a}hrleistet. Weitere Optimierung der Kopplung zwischen FLOS und dem CFD-Code wurde durch die Ber{\"u}cksichtigung der lokalen Acetylenkonzentration erreicht. Das Rußmodell ist unabh{\"a}ngig von dem in der CFD-Software verwendeten Verbrennungsmodell. Somit werden die Verbrennungsvorg{\"a}nge in der Gasphase vom Rußmodell nicht beeinflusst. Gleichzeitig wird das Rußmodell von der Gasphasenchemie nicht beeinflusst. W{\"a}hrend der station{\"a}ren Flamelet-Rechnungen ist die lokale Rußoberfl{\"a}che, von der das Oberfl{\"a}chenwachstum direkt abh{\"a}ngt, nicht bekannt. Aus diesem Grund kann der Acetylenverbrauch durch Rußoberfl{\"a}chenwachstum in der FLOS nicht explizit berechnet werden. Deshalb wurde das Acetylen-Feedback eingef{\"u}hrt: eine Limitierung der Rußoberfl{\"a}chenwachstumsrate, die die lokale Acetylenkonzentration ber{\"u}cksichtigt. Das FLOS-Modell und die neu entwickelten Ans{\"a}tze wurden mit dem CFD-Code STAR-CD© gekoppelt. Das resultierende CFD-Paket wurde f{\"u}r dieselmotorische Verbrennungs- und Emissionssimulation eingesetzt. Der Schwerpunkt der numerischen Untersuchungen lag auf dem Einfluss der AGR-Rate und der Einspritzstrategie auf die Verbrennung und die dabei entstehenden Ruß- und NOx-Emissionen. In diesem Kontext wurde {\"u}ber die Qualit{\"a}t des CFD-Setups und der Verbrennungssimulation diskutiert, die f{\"u}r eine zuverl{\"a}ssige Rußsimulation erforderlich ist. Die Simulationsergebnisse wurden mit experimentellen und diagnostischen Daten verglichen und zeigen eine sehr gute {\"U}bereinstimmung f{\"u}r die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Betriebspunkte. Diese Ergebnisse zeigen das Potenzial der verbrennungs-motorischen CFD-Simulation hinsichtlich Brennverfahrensoptimierung auf.}, subject = {Ruß; NOx; Flamelet; Bibliothek; Diesel; Soot; Library; CFD; Simulation; Engine; Dieselmotor; Rußemission; Stickstoffemission}, language = {de} } @phdthesis{Zimbal2012, author = {Zimbal, Christine}, title = {Bestimmung der Gurney-Energien und JWL-Parameter zivil genutzter Sprengstoffe mittels Zylindertestverfahren}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-31652}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2012}, abstract = {Die GURNEY-Energie l{\"a}sst Aussagen {\"u}ber den Energiegehalt eines Sprengstoffes und somit {\"u}ber sein Arbeitsverm{\"o}gen zu. Diese im milit{\"a}rischen Bereich etablierte Gr{\"o}ße wurde im Rahmen dieser Arbeit f{\"u}r verschiedene zivil genutzte Sprengstoffe bestimmt. Es wurden Sprengstoffe gew{\"a}hlt, die im gewerblichen Bereich h{\"a}ufig angewendet werden, z.B. in Steinbr{\"u}chen oder im Bergbau. Die Bestimmung der GURNEY-Energien dieser Gesteinssprengstoffe wurde mit dem ebenfalls aus dem milit{\"a}rischen Bereich adaptierten Zylindertestverfahren durchgef{\"u}hrt. Dazu wurden die Messbedingungen an die Anforderungen, die zivile Sprengstoffe an einen solchen Test stellen, angepasst. Ferner wurde eine neue Methode zur Aufzeichnung der Versuche entwickelt. Mit Hilfe einer Ultra-High-Speed-Kamera wurde die seitliche Zylinderrohraufweitung infolge der sich durch die Detonationswirkung ausbreitenden Schwaden aufgezeichnet. Dadurch ergeben sich neue M{\"o}glichkeiten zur Auswertung der Zylindertests. Im Gegensatz zu der {\"u}blicherweise eingesetzten Streak-Aufnahmetechnik k{\"o}nnen mit der hier verwendeten Methode mehr Informationen aus einem Versuch gewonnen werden. Aus den Zylindertestdaten lassen sich mit Hilfe der sogenannten GURNEY-Gleichung die GURNEY-Energien und auch die h{\"a}ufig verwendeten GURNEY-Konstanten ermitteln. Die JWL- Zustandsgleichung (Jones - Wilkens - Lee - Zustandsgleichung) beschreibt den Druckverlauf der sich ausbreiten Detonationsschwaden. Diese Zustandsgleichung ist Bestandteil verschiedener Computercodes zur numerischen Simulation von Detonationsprozessen. Da solche Simulationen immer mehr an Bedeutung gewinnen, ist eine Kenntnis der sprengstoffspezifischen Parameter auch f{\"u}r zivil genutzte Sprengstoffe wichtig. Bislang sind nur sehr wenige zivile Sprengstoffe hinsichtlich ihrer JWL-Parameter untersucht worden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein einfaches N{\"a}herungsverfahren entwickelt, um die sprengstoffspezifischen JWL-Parameter der untersuchten zivilen Gesteinssprengstoffe durch partielles Fitting der aus den Daten der Zylindertestversuche erhaltenen Energiekurven zu bestimmen.}, subject = {Gurney-Energie; JWL-Parameter; Zylindertest; Gurney energy; Cylinder test method; Sprengstoff; Kinetische Energie; Dynamik; Simulation}, language = {de} } @phdthesis{Pecenka2008, author = {Pecenka, Ralf}, title = {Optimieren der Reinigung von Hanffasern auf Kammsch{\"u}tteln}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-5879}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2008}, abstract = {Naturfasern erleben seit etwa 20 Jahren weltweit eine Renaissance und sind insbesondere als technische Fasern f{\"u}r Bau- und D{\"a}mmstoffe oder als Verst{\"a}rkungsfasern in Verbundwerkstoffen f{\"u}r h{\"o}herwertige Funktionen im Automobil- und Flugzeugbau gefragt. Nachdem wesentliche Fragen des Anbaus und der Ernte von Fasernpflanzen erfolgreich in den letzten Jahren gel{\"o}st wurden, bestehen die gr{\"o}ßten Defizite derzeit in den verfahrenstechnischen Prozessen der Faserngewinnung aus Hanfstroh. Neben effizienten Verfahren zum Strohaufschluss ist insbesondere eine Optimierung der Faserreinigung erforderlich. Die systematische Untersuchung verschiedener Reinigungssysteme ergab, dass Kammsch{\"u}ttel am besten die technischen und wirtschaftlichen Forderungen der industriellen Kurzfaserindustrie erf{\"u}llen. F{\"u}r detaillierte Untersuchungen wurde deshalb eine Versuchssch{\"u}ttel f{\"u}r die Verarbeitung von Hanffaser-Sch{\"a}ben-Gemischen entwickelt und erprobt. Aufbauend auf diesen Untersuchungen konnten erstmals grundlegende Modelle f{\"u}r den Massestrom und das Trennverhalten von Fasern und Sch{\"a}ben entwickelt und zu einem Kammsch{\"u}ttel-Gesamtmodell zusammengef{\"u}gt werden. Hiermit wurden mit wenigen Simulationsrechnungen geeignete Konstruktionsvorgaben f{\"u}r die Hauptabmessungen und zentrale Betriebsparameter ermittelt sowie ein Prototyp entwickelt. Mit der im Ergebnis vorgestellten Konstruktion steht f{\"u}r die Reinigung von Hanffaser-Sch{\"a}ben-Gemischen eine optimierte Reinigungsmaschine zur Verf{\"u}gung, die alle auf der Grundlage der Praxiserfahrungen erarbeiteten aktuellen Anforderungen erf{\"u}llt.}, subject = {Faserhanf; Hanfverarbeitung; Vergleichsverfahren; Naturfaser; Faserreinigung; Sieben; Modellierung; Simulation; Natural fibre; Fibre cleaning; Screening; Modelling; Simulation}, language = {de} } @phdthesis{Wei2008, author = {Wei, Shouke}, title = {On the use of game theoretic models for water resources management}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-5869}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2008}, abstract = {Water quality degradation and water scarcity are two serious problems, and water resources management related to those problems usually involves conflicts. In the absence of market and exclusive property rights, those conflicts are unavoidable. Game theory is an appropriate approach to simulate and resolve such conflicts. The overall objective of this research is to develop a practical methodology and mechanism to promote the maximization of public welfare from a socio-economic and environmental perspective using game theory. There are three main goals: 1) to use game theory to illustrate and analyze phenomena of water resources management, 2) to set up non-cooperative and cooperative game theoretic simulation models of water conflicts in a river basin, and 3) to apply the game theoretic simulation approach into water conflicts involved in the Hanjiang River Basin (HRB) in China. In the case of HRB, the Municipalities of Beijing, Hanzhong, Ankang and Shangluo, Shiyan and the Cities of Xixia and Xichuan are defined as the main players. For each main player, industry, households and agriculture are defined as the sub-players. Statistical and econometric regression modeling methods are used to formulate payoff functions of the players. The models are evaluated by forecasting and scenarios analyses. Cost-benefit Analysis (CBA) and demand-supply principle (DSP) are applied to compare the game outcomes. Economic valuation methods (EVMs) are applied to the value transformation. Scenario analysis is also employed to analyze the future risks and uncertainties. The main results prove that the non-cooperative game will cost all players an overall loss, though it yields benefits to some players. However, cooperative game results show that there is an overall benefit, though some players have loss. Comparing with the results of non-cooperative and cooperative games, it finds that cooperation makes all the players better off though some players are worse off. Scenario results illustrate that player one and his sub-players have serious water deficits even in the optimistic scenario. Thus, cooperation with other players is the dominant strategy for this player. The risks of non-cooperation come from some other players and sub-players. The game theoretic simulation approach and results benefit not only different groups of water stakeholders, but also decision makers to make policies on water quantity allocation, water quality protection, water pricing as well as ecological loss compensation.}, subject = {China; Wasserwirtschaft; Spieltheorie; Simulation; Wasserbewirtschaftung; Konflikte; Spieltheorie; Simulation; Szenarioanalysen; Water resources; Conflicts; Game theory; Simulation; Scenario analysis}, language = {en} } @phdthesis{Misera2007, author = {Misera, Silvio Andr{\´e}}, title = {Simulation von Fehlern in digitalen Schaltungen mit SystemC}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-4063}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2007}, abstract = {Elektronische Systeme sind in vielen Bereichen des t{\"a}glichen Lebens zur Selbstverst{\"a}ndlichkeit geworden. Dabei werden diese zunehmend komplexer und leistungsf{\"a}higer. F{\"u}r den Entwurf entstehen dadurch Herausforderungen, die z. B. zunehmend mit Hilfe von SystemC gel{\"o}st werden. SystemC, eine C++- Klassenbibliothek, erlaubt die Modellierung von Hardwarekomponenten in einer Programmiersprache, wie sie zuvor nur mittels spezieller Hardwarebeschreibungssprachen m{\"o}glich war. Die Simulation des Systems im Zusammenhang mit Fehlererscheinungen ist ein wichtiger Schritt f{\"u}r den Zuverl{\"a}ssigkeitsnachweis. F{\"u}r die Simulation von Fehlern ergeben sich dabei im wesentlichen zwei Einsatzbereiche. Zum einen ist es die Fehlersimulation, welche Testmuster hinsichtlich ihrer Effektivit{\"a}t f{\"u}r den Produktionstest beurteilt. Zum anderen dient sie, h{\"a}ufig als simulierte Fehlerinjektion bezeichnet, dem Nachweis der Fehlertoleranz oder des Systemverhaltens im Betrieb. In dieser Arbeit werden erstmals verschiedene Aspekte und Strategien zur Simulation von Fehlern in digitalen Schaltungen als SystemC-Beschreibungen methodisch untersucht. Vorteile mit der Verwendung von SystemC bestehen z. B. in der Verwendung eines einheitlichen Beschreibungsmittels in einem durchg{\"a}ngigen Ablauf und in der M{\"o}glichkeit einer schnellen Ausf{\"u}hrung. Voraussetzung f{\"u}r die Simulation von Hardware ist eine entsprechende Modellierungsm{\"o}glichkeit. Neben der Betrachtung der Register-Transfer- und Gatterebene wird eine neue Modellierung auf der Schalterebene pr{\"a}sentiert. Der Vorteil liegt hierbei in einer h{\"o}heren Aufl{\"o}sung bei einer akzeptablen Geschwindigkeitseinbuße, wie sie insbesondere bei der Simulation von Fehlern sinnvoll ist. Bei der Modellierung der Fehler wurden neben dem klassischen Haftfehlermodell weitere Modelle kreiert, die Defekte und St{\"o}rungen realit{\"a}tsn{\"a}her abbilden. Die Injektion der Fehler in die Hardware-Beschreibung erfolgt mit Hilfe verschiedener Strategien. Neben der Umsetzung von Methoden, wie sie aus anderen Hardwarebeschreibungssprachen bekannt sind, werden weitere Wege in SystemC gezeigt. Hierbei nutzt man spezielle Eigenschaften der Sprache C++ und des SystemC-Kernels. Ergebnis dieser Techniken ist eine Modifikation der SystemC-Bibliothek, die zu einer sehr effizienten Fehlerinjektion f{\"u}hrt. Bei der Einf{\"u}hrung neuer Entwurfswerkzeuge entsteht oft das Problem der Portierung des bestehenden Know-hows. Eine Alternative kann die Kopplung von bestehenden und neuen Simulationsprogrammen sein. Probleme solcher gekoppelten Simulationen liegen z. B. im zus{\"a}tzlichen Kommunikationsaufwand und der Synchronisation, welche die Ausf{\"u}hrungszeit oft deutlich erh{\"o}hen. Die hier pr{\"a}sentierte Mixed-Language-Co-Simulation in Form einer Thread-Implementierung und einer weiteren Modifikation der SystemC-Bibliothek erweist sich aber als sehr effizient im Vergleich zu anderen Co-Simulationen. Eine wesentliche Herausforderung f{\"u}r Simulationsaufgaben besteht in ihren Ausf{\"u}hrungen in einer akzeptablen Zeit. Es werden verschiedene Implementierungen der beschleunigten Simulation pr{\"a}sentiert. Dabei kommen unterschiedliche Ebenen der Parallelisierung zur Verwendung und zur Untersuchung in Bezug auf ihre Performance. Eine Kombination verschiedener Methoden f{\"u}hrt zu einer zus{\"a}tzlichen Verbesserung. Mit dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Simulation von Fehlern in Hardware mit SystemC praktikabel und sinnvoll ist. Anhand von Simulationen und Bewertungen an Beispielschaltungen wird dies unterstrichen.}, subject = {Digitalschaltung; SystemC; Fehlererkennung; Fehlerbehandlung; Fehlersimulation; SystemC; Fehlersimulation; Fehlerinjektion; SystemC; Simulation; Fault injection}, language = {de} } @phdthesis{Nethe1998, author = {Nethe, Arnim}, title = {Beitrag zur Prozeßmodellbildung am Beispiel der elektromagnetischen Felder zum induktiven Oberfl{\"a}chenh{\"a}rten}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-1688}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {1998}, abstract = {Heutzutage wird im Bereich der Prozessentwicklung und der Prozessf{\"u}hrung die Simulation als ein strategisches Werkzeug angesehen. Sie dient zur modellhaften Darstellung oder Nachbildung bestimmter Aspekte eines vorhandenen oder eines noch zu entwickelnden Systems. Sie erlaubt die Untersuchung von Systemen, an denen die probeweise Durchf{\"u}hrung zu gef{\"a}hrlich, zu teuer oder sogar unm{\"o}glich ist. Grundlegend f{\"u}r jede Simulation ist die Verf{\"u}gbarkeit eines allgemeinen oder eingeschr{\"a}nkten Prozessmodells, das mathematisch genau die wesentlichen Prozesseigenschaften beschreibt. Solche Prozessmodelle sind h{\"a}ufig nicht vorhanden oder besitzen noch nicht die Entwicklungsreife, die auch Nichtspezialisten eine problemlose Anwendung erlauben w{\"u}rde. Die vorrangige Aufgabenstellung f{\"u}r den Einsatz von allgemeinen und eingeschr{\"a}nkten Prozessmodellen ist zum einen die Erlangung eines grundlegenden Verst{\"a}ndnisses des statischen und dynamischen Verhaltens eines Systems, zum anderen die Vorausbestimmung seines Verhaltens unter definierten Bedingungen. Dies l{\"a}sst eine Vorhersage zu, wie sich das System unter normalen Bedingungen verh{\"a}lt bzw. steuern l{\"a}sst. Ferner sind Prognosen m{\"o}glich, wie sich das System unter extremen oder fehlerhaften Bedingungen verh{\"a}lt.}, subject = {Induktionsh{\"a}rten; Oberfl{\"a}che; Prozessmodell; Induktive Erw{\"a}rmung; Elektromagnetisches Feld; Simulation}, language = {de} } @phdthesis{Glora2001, author = {Glora, Michael}, title = {Ein Beitrag zur Mehrkriterienoptimierung von Simulationsmodellen und Experimenten}, isbn = {3-8265-9633-1}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-1575}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2001}, abstract = {Die Arbeit stellt das prinzipielle Vorgehen der Mehrkriterienoptimierung zun{\"a}chst an Beispielen des virtuellen Prototyping dar. Die Anwendung von Optimierungsalgorithmen auf Parameteridentifikationsaufgaben f{\"u}hrt zu Mehrkriterien-Mehrmodell-Optimierung, bei der unbekannte Systemparameter aus Vergleichen zwischen Messungen und Simulationen durch ein schrittweises Vorgehen auf Basis angepasster Versuche, Teilmodelle und Kriterien ermittelt werden k{\"o}nnen. Bei der Experiment-gekoppelten Hardware-in-the-Loop Optimierung verursacht die Streuung der Messergebnisse auf Grund des nicht vermeidbaren Messrauschens Probleme bei der Konvergenz der Optimierungsverfahren. Abhilfe schafft hier eine angepsste Funktionswert- und Gradientenberechnung auf Basis eines Approximationsverfahrens. Die Vorteile dieses neu entwickelten Verfahrens sind die Verwendung einer Ansatzfunktion zur Elimination von Messfehlern, die Speicherung aller Messwerte f{\"u}r eine eventuelle Weiterverarbeitung und die damit verbundene Minimierung der Anzahl notwendiger Versuche, sowie das Sicherheitskonzept zur Vermeidung kritischer Versuchszust{\"a}nde durch eine implementierte Schrittweitenbegrenzung.}, subject = {Mehrk{\"o}rpersystem; Simulation; Mehrkriterielle Optimierung; Optimierung; Mehrkriterienoptimierung; Simulation; Virtual Prototyping; Parameteridentifikation}, language = {de} } @phdthesis{Ndudzo2000, author = {Ndudzo, Phineas}, title = {Beitrag zur Bestimmung von Abminderungsfaktoren bei der {\"U}berlagerung von Geschoßlasten mit Ber{\"u}cksichtigung ihrer zeitlichen und r{\"a}umlichen Verteilungen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-000000029}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2000}, abstract = {In der Arbeit werden Abminderungsfaktoren f{\"u}r St{\"u}tzenlasten in Geschoßbauten mit der Methode der Zuverl{\"a}ssigkeitstheorie bestimmt. Die Berechnung erfolgt f{\"u}r B{\"u}rogeb{\"a}ude, Wohngeb{\"a}ude und Hotelgeb{\"a}ude. Die Lastprozesse werden durch Monte-Carlo-Simulation erfaßt. Das Lastmodell wird durch je einen Dreiparameterpulsprozeß f{\"u}r Langzeit - und Kurzzeitlasten charakterisiert. Die Zufallsgr{\"o}ßen sind die Lasth{\"o}hen, die Zeitpunkte der Lasteintragung und die Lastdauer. Auf den Bezugsfl{\"a}chen werden Nutzlasten als gleichf{\"o}rmig verteilt angesetzt. Zwei Dreiparameterprozesse der Langzeit- und Kurzzeitlasten werden simuliert. Dann erfolgt die Superposition der zwei Dreiparameterprozesse. Aus den je Tag superponierten Lastwerten, werden die j{\"a}hrlichen Extremwerte ausgesucht. Diese j{\"a}hrlichen Extremwerte werden statistisch ausgewertet und charakteristische Werte (98 \%-Quantilwerte) berechnet, die mit den charakteristischen Werte nach dem Eurocode 1 und der DIN 1055 verglichen werden. F{\"u}r den Mittelwert und die Standardabweichung der Lasten wird eine Parametervariation durchgef{\"u}hrt. Bei der Berechnung der St{\"u}tzenlasten wird ein Tragwerksmodell aus Deckenplatten auf dehnstarren Pendelst{\"u}tzen verwendet. Die Berechnung mit der FE-Methode erfolgt auf linear elastischer Grundlage. In der Beziehung zur Berechnung von Abminderungsfaktoren werden die wirksame Anzahl von Geschossen sowie der Wahrscheinlichkeitscharakter der Lastprozesse ber{\"u}cksichtigt. Zur Simulation der Lastprozesse wird die Monte-Carlo-Methode verwendet. F{\"u}r jede Bezugsfl{\"a}che werden Lastprozesse der Langzeit- und Kurzzeitlasten simuliert. Langzeit- und Kurzzeitlasten, die zum gleichen Zeitpunkt auftreten, werden auf das Tragwerk angesetzt und die daraus resultierenden St{\"u}tzenlasten berechnet. J{\"a}hrliche Extremwerte der St{\"u}tzenlasten werden ausgesucht und die charakteristischen Werte (98 \%-Quantilwerte) sowie die Abminderungsfaktoren f{\"u}r die verschiedenen Variantenuntersuchungen und Nutzungen bestimmt. Die ermittelten Abminderungsfaktoren werden mit denen nach EC 1 verglichen. Der Einfluß der Lastparameter (Mittelwert, Standardabweichung) auf die Abminderungsfaktoren wird durch Parametervariation untersucht.}, subject = {Geschossbau; St{\"u}tze; Statische Last; Nutzlast; Zuverl{\"a}ssigkeitstheorie; Abminderungsfaktor; St{\"u}tzenlast; Monte-Carlo-Methode; Simulation; Geschosslast}, language = {de} } @phdthesis{Weber2005, author = {Weber, Klaus}, title = {Unscharfe stochastische Optimierung und Anwendungen im Marketing}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-000000819}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2005}, abstract = {Der Inhalt dieser Arbeit ist anwendungsorientiert. Sie entwickelt theoretische und algorithmische Grundlagen f{\"u}r ein System zur Entscheidungsunterst{\"u}tzung bei der Kundenakquisition im Marketing. Besondere Beachtung finden dabei die zeitliche Simulation des Kundenverhaltens sowie {\"o}konomischer Kenngr{\"o}ßen, die Optimierung der Anzahl der Kunden, die mit einer Marketingstrategie bearbeitet werden, die Optimierung der Akquiseaktionen einer Marketingstrategie. Neben Simulation und Optimierung steht die Modellbildung im Mittelpunkt. Sie ber{\"u}cksichtigt zum einen die Stochastik des Kundenverhaltens und zum anderen die Unsch{\"a}rfe verschiedener Elemente der Kundenakquisition: der Kapazit{\"a}tsbeschr{\"a}nkung f{\"u}r Akquiseaktionen, des Zieles der Kundenakquisition sowie der Bewertung, welche Aktionen f{\"u}r welche Kunden gut geeignet sind. Bei der Modellierung wird schrittweise vorgegangen: Formalisierung von Marketingstrategien mit Hilfe von Akquisepl{\"a}nen und einem Wahrscheinlichkeitsraum, mit dem praktisch handhabbare Verfahren zur Simulation des Kundenverhaltens hergeleitet werden; Formulierung des unscharfen stochastischen Optimierungsproblems der optimalen Beschickung von Akquisepl{\"a}nen; Erweiterung von Akquisepl{\"a}nen zu dynamischen Akquisepl{\"a}nen, mit denen eine Marketingstrategie als eine Akquise-Entscheidungsregel eines mehrstufigen stochastischen Entscheidungsprozesses in unscharfer Umgebung mit implizit vorgegebener Prozess-Endzeit dargestellt und optimiert werden kann. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Formulierung der Optimierungsprobleme und der Untersuchung ihrer L{\"o}sbarkeit. Als erste große thematische Einheit zur unscharfen Optimierung wird die L{\"o}sung des Problems der optimalen Beschickung von Akquisepl{\"a}nen behandelt. Dabei werden Ans{\"a}tze der unscharfen linearen Optimierung erweitert. Die Modellierung der Stochastik des Kundenverhaltens f{\"u}hrt schließlich zur Erzeugung des deterministischen {\"A}quivalents mit Hilfe von Szenarien. In gleicher Weise wird das scharfe {\"A}quivalent des unscharfen Problems gewonnen. Die Strukturuntersuchung des Optimierungsproblems f{\"u}hrt zu einer Erweiterung des Akquiseplan- Modells zum zeitlichen Akquiseplan und zur Beschreibung des Problems als ein Mehrg{\"u}terfluss-Problem. Als L{\"o}sungsverfahren werden die Mittelwertbildung {\"u}ber die L{\"o}sungen von linearen Optimierungsproblemen f{\"u}r unterschiedliche Szenarien sowie ein erweitertes Lagrange-Verfahren, das alle Szenarien zugleich ber{\"u}cksichtigt, entwickelt, beschrieben und untersucht. Die wesentlichen theoretischen Ergebnisse der Arbeit werden in der zweiten großen thematischen Einheit zur unscharfen Optimierung gewonnen, die die Optimierung mehrstufiger stochastischer Entscheidungsprozesse in unscharfer Umgebung mit implizit vorgegebener Prozess-Endzeit behandelt. Sie basiert auf der Arbeit von Bellman und Zadeh: "Decision-Making in a Fuzzy Environment" aus dem Jahr 1970. W{\"a}hrend die bekannten Ans{\"a}tze stochastische Entscheidungsprozesse mit vorab festgelegter Stufenanzahl betrachten, ist in der vorliegenden Arbeit die Prozess-Endzeit implizit durch Erreichen eines Endzustandes bestimmt. Die theoretische Untersuchung dieses Problemtyps f{\"u}hrt schließlich zu einem praktisch einsetzbaren Verfahren. Eine andere Erweiterung der in der Literatur beschriebenen Behandlung dieser Optimierungsprobleme ist die Untersuchung der in der Modellierung benutzten t-Norm. Als Ergebnis kann gezeigt werden, dass alle wesentlichen Aussagen zur L{\"o}sung des Problemtyps f{\"u}r eine ganze Klasse von t-Normen g{\"u}ltig sind. Die hier entwickelten Modelle und Verfahren k{\"o}nnen zum Gebiet des finanzwirtschaftlichen Ingenieurwesens ("financial engineering") gerechnet werden, das aus dem Versuch heraus entstanden ist, Fragestellungen im Finanzwesen mit den Methoden des Ingenieurwesens zu bearbeiten. Aufgrund der Allgemeinheit der gefundenen Verfahren gehen die Anwendungsm{\"o}glichkeiten der Ergebnisse dieser Arbeit weit {\"u}ber den Bereich des Finanzwesens hinaus. Alle hier entwickelten Verfahren sind in Algorithmen umgesetzt und in h{\"o}heren Programmiersprachen programmiert worden: die zeitliche Simulation des Kundenverhaltens und {\"o}konomischer Kenngr{\"o}ßen einer Kundenakquise in Maple, die Optimierung der Beschickung von Akquisepl{\"a}nen in C++ unter Verwendung von CPLEX und die Berechnung einer optimalen Politik von mehrstufigen stochastischen Entscheidungsprozessen in unscharfer Umgebung mit implizit vorgegebener Prozess-Endzeit in Matlab. Die praktische Tauglichkeit der Verfahren wird anhand zahlreicher Fallbeispiele illustriert und untersucht. Alle Programme und die Fallbeispiele sind in dieser Arbeit soweit beschrieben, wie es zu ihrem Verst{\"a}ndnis n{\"o}tig ist. Der Quellcode der Programme und alle f{\"u}r die Fallbeispiele n{\"o}tigen Daten sowie ihre Ergebnisse sind {\"u}ber die Homepage des Verfassers zug{\"a}nglich. Schl{\"u}sselw{\"o}rter stochastische Optimierung, unscharfe Logik, Simulation, dynamische Optimierung, mehrstufige stochastische Entscheidungsprozesse, unscharfe Umgebung, Marketing, Kundenakquisition, Akquisepl{\"a}ne}, subject = {Stochastische Optimierung; Unscharfe Logik; Simulation; Dynamische Optimierung; Mehrstufiger stochastischer Entscheidungsprozess; Stochastic optimization; fuzzy logic; simulation; Dynamic optimization; Multi-stage stochastic decision process}, language = {de} } @phdthesis{Burkhard2006, author = {Burkhard, Carina}, title = {TQM-Trend-Matrix - Methode zur prognostischen Analyse unternehmensspezifischer Wirkungen von TQM-Maßnahmen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-416}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2006}, abstract = {Die vereinfachte Erfolgsformel des Managementansatzes Total Quality Management (TQM), oft auch Business Excellence genannt, lautet: Motivierte, zufriedene Mitarbeiter f{\"u}hren zu zufriedenen Kunden und damit zu hohen Gewinnen. Diese Erfolgsformel ist jedoch aufgrund hoher Komplexit{\"a}t der Wirkungen von TQM-Maßnahmen nicht f{\"u}r jedes Unternehmen gleichermaßen zutreffend. Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Methode zur prognostischen Analyse unternehmensspezifischer Wirkungen von TQM-Maßnahmen. Diese Methode wurde auf Grundlage von Selbstbewertungen einiger Unternehmen im Rahmen von Qualit{\"a}tspreisen in Deutschland entwickelt. Mit einer Sensitivit{\"a}tsanalyse nach Vester wurde ein Wirkungsmodell f{\"u}r TQM-Maßnahmen erstellt und simuliert. Ein Moderationskonzept wurde entwickelt, um Simulation und Unternehmenskontext des jeweiligen Unternehmens miteinander zu verkn{\"u}pfen. Ergebnis der Entwicklung ist eine dynamische Simulation, die es erm{\"o}glicht, die Komplexit{\"a}t von TQM und TQM-Maßnahmen in einem Unternehmen untersuchen zu k{\"o}nnen. Beabsichtigte und unbeabsichtigte Wirkungen von TQM-Maßnahmen auf verschiedene unternehmensinterne und -externe Bereiche k{\"o}nnen mit Hilfe der Methode vor der eigentlichen Umsetzung einer Maßnahme erkannt und die Maßnahmen entsprechend ihrer Zielsetzung angepasst werden.}, subject = {Qualit{\"a}tsmanagement; Wirkungsanalyse; Erfolgsfaktor; TQM; Wirkung; Prognose; Sensitivit{\"a}tsanalyse; Simulation; TQM; Effect; Prediction; Analysis; Simulation}, language = {de} } @phdthesis{Ahlinder2006, author = {Ahlinder, Stefan}, title = {On modelling of compact tube bundle heat exchangers as porous media for recuperated gas turbine engine applications}, isbn = {3-8322-5355-6}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-151}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2006}, abstract = {A computational tool and a methodology for steady state heat exchanger simulations of recuperated gas turbines and aero-engines have been developed. As an example a compact tube bundle heat exchanger with oval shaped tubes was chosen. The simulation tool proved to work for different layouts of the heat exchanger and for different geometrical configurations of the gas turbine engine exhaust ducts. The resistance tensors were tuned against both CFD-data and experimental data and the computational model was to some extent validated against experimental results. For the validation isothermal experimental data from the Laboratory of Fluid Mechanics and Turbomachinery at the Technical University of Thessaloniki was used together with hot gas channel data from MTU. The calculated and measured velocity profiles showed an acceptable agreement that in some of the cases was even very good. The calculated pressure drop deviated less than 10\% for the compared cases, which must be considered to be acceptable. The calculared results for the hot gas cases showed an exaggerated heat transfer rate, most likely due to the use of a cold side heat transfer correlation for fully turbulent flow, although the Reynolds numbersindicated transitional flow.}, subject = {Fluggasturbine; W{\"a}rmeaustauscher; Simulation; W{\"a}rmetauscher; CFD; Por{\"o}ses Medium; Rohrb{\"u}ndel; Heat exchanger; CFD; Porous medium; Tube bundle}, language = {en} } @phdthesis{Weiss2006, author = {Weiss, Patrice}, title = {Ein Modell zur Simulation der transienten Vorg{\"a}nge einer Asynchronlinearmaschine : Parametrierung am Beispiel eines Wirbelstroml{\"a}ufers}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-176}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2006}, abstract = {Die derzeit verf{\"u}gbaren Modelle zur Simulation von transienten Vorg{\"a}ngen in Asynchronlinearmaschinen sind entweder zu ungenau, zu angepasst oder zu langsam. Weder die Analyse des Antriebes mit der Finite-Elemente-Methode noch die Anwendung von herk{\"o}mmlichen Zweiachsmodellen spiegeln die Vorg{\"a}nge in der Maschine ausreichend wider. Die Entwicklung eines mathematischen Modells, welches die genannten Nachteile nicht aufweist, ist Gegenstand dieser Arbeit. Ausgehend von einem dreiphasigen Modell werden die Differentialgleichungen und die Bewegungsgleichung des Antriebes aufgestellt und am Beispiel eines Wirbelstr{\"o}ml{\"a}ufers Hinweise zur Parametrierung des Modells gegeben. Es erfolgt ein Vergleich zwischen Rechnung, FEMAnalyse und Messung am Beispiel eines konkreten Motors.}, subject = {Asynchronmaschine; Ausgleichsvorgang; Simulation; Drehstromlinearmotor; Mathematisches Modell; Raumvektor; Tangentiale Kraft; Wirbelstroml{\"a}ufer; Asynchronous linearmotor; Mathematical model; Space vector; Tangential force}, language = {de} } @phdthesis{Frischke2006, author = {Frischke, S{\"o}ren}, title = {Simulationsbasierte Entscheidungsunterst{\"u}tzung bei der Gestaltung flexibler Produktionsbereiche auf taktischer Ebene}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-92}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2006}, abstract = {Mit hoher Geschwindigkeit wechselnde qualitative und quantitative Marktanforderungen erfordern von Unternehmen geeignete Reaktionen. Die Umweltdynamik findet einerseits Eingang in die strategische Planung und f{\"u}hrt andererseits im Ausf{\"u}hrungssystem zu ungeplanter Turbulenz. Die taktische Ebene steht vor der Aufgabe, interne und externe Flexibilit{\"a}tsanforderungen und die Flexibilit{\"a}tspotentiale des Produktionsbereiches aufeinander abzustimmen. In der vorliegenden Arbeit wird ein in sich geschlossener Flexibilit{\"a}tsmanagementzyklus entwickelt. Durch die Erstellung hybrider Simulationsmodelle wird es m{\"o}glich, das Ausf{\"u}hrungssystem mit diskreten Systembestandteilen detailliert abzubilden ohne auf die Beschreibung selbst{\"a}ndigen Anpassungsverhaltens der Akteure durch Ausnutzung gegebener Handlungsspielr{\"a}ume in kontinuierlichen Modellbestandteilen verzichten zu m{\"u}ssen. Das Flexibilit{\"a}tspotential des Produktionssystems wird auf diese Weise sichtbar und kann analysiert werden.}, subject = {Flexible Fertigung; Produktionsplanung; Simulation; Strategische Planung; Simulationsmodelle; Flexible shop-floors; Strategic planning; Simulation; Production}, language = {de} }