TY - THES A1 - Vogel, Elisabeth T1 - Analyse von EM-Kartographie als Mittel zur Bestimmung von Leakage-Quellen sowie des Effektes geeigneter Gegenmaßnahmen T1 - Analysis of EM-Cartography as a mean to find leakage sources and the effect of suitable countermeasures N2 - The Internet of Things (IoT) and Wireless Sensor Networks (WSNs) are essential for today's global information society, relying on small wireless devices for networking. When these devices' functionalities or data are manipulated, the potential damage is significant. Hence, securing data transmission between these devices using cryptography is crucial. However, the security of cryptographic algorithms depends on the secrecy of cryptographic keys, which can be vulnerable due to physical accessibility. Side-channel analysis attacks can exploit this vulnerability by using physical parameters associated with the operation of cryptographic chips, such as electromagnetic radiation during cryptographic operations. In response to this challenge, the Leakage Source Cartography Tool (LSC-Tool) was developed in this thesis to expedite the analysis of electromagnetic radiation in IHP's elliptic curve cryptography designs. The LSC-Tool enables automated evaluation of sets of electromagnetic traces, obtained from different measurement positions across a cryptographic chip. The analysis results in a leakage source map (LS-map) that displays the success of electromagnetic analysis attacks at each measurement point. This tool offers a cost-effective and rapid means to assess the resistance of cryptographic designs against attacks, providing designers with insights into the most vulnerable areas of the chip and information about leakage per clock cycle. By applying the LSC-Tool, the resistance of two IHP ECC designs against horizontal differential electromagnetic analysis attacks was tested across 25 measurement positions. The statistical analysis of traces can be conducted using three methods: the least squares method, the difference-of-means-test, or the difference-of-the-mean method. The generated LS-maps show that using different methods yields distinct leakage source indications. Combining these maps enhances the attack's success rate. Notably, during this research, it became evident that the LSC-Tool could be adapted to create LS-maps for the functional blocks of ECC designs, enabling the analysis of simulated power traces for IHP ECC designs. N2 - Das Internet der Dinge (IoT) und drahtlose Sensor-Netzwerke (WSNs) sind grundlegende Konzepte für die Vernetzung der heutigen globalen Informationsgesellschaft, die auf kleinen drahtlosen Geräten basiert. Wenn die Funktionalitäten oder Daten dieser Geräte manipuliert werden, kann der potenzielle Schaden erheblich sein. Daher ist die Sicherung der Datenübertragung zwischen diesen Geräten mithilfe von Kryptografie entscheidend. Die Sicherheit kryptografischer Algorithmen hängt jedoch von der Geheimhaltung der kryptografischen Schlüssel ab, die aufgrund der physischen Zugänglichkeit anfällig sein können. Side-Channel-Angriffe können diese Anfälligkeit ausnutzen, indem sie physikalische Parameter nutzen, die mit dem Betrieb kryptografischer Chips verbunden sind, wie z. B. die elektromagnetische Strahlung während kryptografischer Operationen.Als Antwort auf diese Herausforderung wurde in dieser Arbeit das "Leakage Source Cartography Tool" (LSC-Tool) entwickelt, um die Analyse der elektromagnetischen Strahlung in den elliptischen Kurvenkryptografie-Designs des IHP zu beschleunigen. Das LSC-Tool ermöglicht die automatisierte Auswertung von Sätzen von elektromagnetischen Traces, die aus verschiedenen Messpositionen über einen kryptografischen Chip gewonnen wurden. Die Analyse führt zu einer "Leakage Source Map" (LS-Map), die den Erfolg von elektromagnetischen Analyseangriffen an jeder Messposition darstellt. Dieses Tool bietet eine kostengünstige und schnelle Möglichkeit, die Widerstandsfähigkeit kryptografischer Designs gegen Angriffe zu bewerten, und bietet Designern Einblicke in die anfälligsten Bereiche des Chips sowie Informationen über den Leakage pro Taktzyklus.Durch den Einsatz des LSC-Tools wurde der Widerstand von zwei IHP ECC-Designs gegen horizontale differentielle elektromagnetische Analyseangriffe an 25 Messpositionen getestet. Die statistische Analyse von Traces kann mit drei Methoden durchgeführt werden: der Methode der kleinsten Quadrate, dem Difference-of-means-Test oder der Difference-of-the-mean-Methode. Die generierten LS-Maps zeigen, dass die Verwendung unterschiedlicher Methoden unterschiedliche Anzeichen für Leakagestellen liefert. Die Kombination dieser Karten erhöht die Erfolgsrate des Angriffs. Beachtenswert ist, dass im Laufe dieser Forschung klar wurde, dass das LSC-Tool angepasst werden kann, um LS-Maps für die funktionellen Blöcke von ECC-Designs zu erstellen und so die Analyse simulierter Power-Traces für das IHP ECC-Designs zu ermöglichen. KW - EM-Kartographie KW - Elliptische Kurven KW - Power Analysis Angriffe KW - Seitenkanalattacke KW - Fehleranalyse KW - Kryptosystem KW - Elektromagnetische Strahlung KW - Elliptische Kurve KW - Side-channel-analysis KW - Countermeasures KW - Power analysis Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-64545 ER - TY - CHAP ED - Schwarz, Harald ED - Janik, Przemyslaw ED - Gono, Radomir ED - Lehmann, Dirk T1 - 17th EEEIC International Conference on Environment and Electrical Engineering – Student Edition : Ostrava-Wrocław-Cottbus 11th – 16th of June 2018 N2 - In the time of increased awareness about the environment problems by the public opinion and also intensive international efforts to reduce emissions of greenhouse gases, as well increase of the generation of electrical energy to facilitate industrial growth, the conference offers broad contribution towards achieving the goals of diversification and sustainable development. Focus of the student conference is to promote the discussion of views from scientists and students from Wroclaw University of Technology, Technical University of Ostrava and Brandenburg University of Technology Cottbus-Senftenberg. The conference offers prominent academics and industrial practitioners from all over the world the forum for discussion about the future of electrical energy and environmental issues and presents a base for identifying directions for continuation of research. KW - Energy resources KW - Energy system transformation KW - Elektrische Energie KW - Energietechnik KW - Energievorrat KW - Umweltbezogenes Management KW - Environmental management KW - Power quality KW - Energiequalität KW - Energieressourcen KW - Energietechnik KW - Energiewende KW - Umweltmanagement Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-57139 ER - TY - CHAP ED - Schwarz, Harald ED - Janik, Przemysław ED - Gono, Radomir ED - Lehmann, Dirk T1 - 17th EEEIC International Conference on Environment and Electrical Engineering – Student Edition : Ostrava-Wrocław-Cottbus 11th – 16th of June 2018 N2 - In the time of increased awareness about the environment problems by the public opinion and also intensive international efforts to reduce emissions of greenhouse gases, as well increase of the generation of electrical energy to facilitate industrial growth, the conference offers broad contribution towards achieving the goals of diversification and sustainable development. Focus of the student conference is to promote the discussion of views from scientists and students from Wroclaw University of Technology, Technical University of Ostrava and Brandenburg University of Technology Cottbus-Senftenberg. The conference offers prominent academics and industrial practitioners from all over the world the forum for discussion about the future of electrical energy and environmental issues and presents a base for identifying directions for continuation of research. KW - Energiequalität KW - Elektrische Energie KW - Umweltbezogenes Management KW - Energietechnik KW - Energievorrat KW - Umweltmanagement KW - Energiewende KW - Energietechnik KW - Energieressourcen KW - Energy resources KW - Power quality KW - Environmental management KW - Energy system transformation Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-51579 SN - 978-3-940471-49-9 ER - TY - RPRT ED - Weidner, Silke ED - Maikämper, Moritz T1 - Produktive Provinzstädte in der Lausitz: Masterseminararbeiten des Studiengangs Stadt- und Regionalplanung BT - WS 2017/18 N2 - Die vorliegende Publikation präsentiert Seminarergebnisse von 33 Studierenden des Masterstudiengangs Stadt- und Regionalplanung an der BTU Cottbus–Senftenberg aus dem Wintersemester 2017/18. Das Seminar „Produktive Provinzstädte in der Lausitz“ nahm die Entwicklung von 17 Klein- und Mittelstädten in der Lausitz unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten vergleichend in den Blick. Die Studierenden untersuchten, welche Branchen die Städte prägen und in welchem Wechselspiel wirtschaftliche und Bevölkerungsentwicklung stehen. Das Seminar war eingebettet in die Winterschule der Nationalen Stadtentwicklungspolitik zum Thema „Produktive Provinzstädte“. T3 - Stadtmanagement – Akteure, Prozesse, Instrumente - [3] KW - Provinzstädte KW - Klein- und Mittelstädte KW - Stadtentwicklung KW - Produktivität KW - Lausitz KW - Vergleichende Untersuchung KW - Lausitz KW - Kleinstadt KW - Mittelstadt KW - Bevölkerungsentwicklung KW - Wirtschaftsstruktur KW - Stadtentwicklung Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-50543 ER - TY - THES A1 - Krause, Marko Volker T1 - Tax effects on asset prices T1 - Steuereffekte auf Vermögenspreise N2 - In this dissertation I treat questions of asset pricing under the presence of taxes. I present four published articles. The first three articles are concerned with topics of company valuation when debt is risky. The first article analyzes the applicable discount rate for the valuation of tax savings in a simple setting without taxes on cancelled debt. The article concludes that the discount rate of tax savings is the same as the one for interest payments. Other than frequently assumed, this discount rate is not necessarily the same as the discount rate for debt as a whole. With the prioritization of interest or principal payments in case of losses on debt payments, the discount rates on interest payments and of tax savings are regularly different from the one for the overall debt issue. Only a pro rata distribution of losses on principal and interest payments generally leads to equal discount rates for interest payments, principal payments, and, therefore, also for debt payments as a whole. The second article continues to look at the valuation of tax savings. It differentiates the case with and the one without the taxation of cancelled debt. For both cases, the article derives equations for the value of tax savings as well as for risk-adjusted discount rates and WACC-like equations. A major finding is that the previous corporate finance literature on this topic usually makes the implicit assumption that cancelled debt is taxed. In this case valuation equations have a simple form since they are independent from the distribution of losses between interest and principal payments. Without the taxation of cancelled debt, the distribution of losses on interest and principal payments becomes important for the valuation procedures and a differentiation between cases such as interest prioritization, principal prioritization and pro rata loss distribution is necessary. The third article uses the findings of the first two articles and constructs equations for a de- and re-levering procedure using the expected return equations from the mean-variance CAPM. It extends the regularly used procedure that uses the assumption of risk-free debt to simple settings with risky debt. The forth article looks at two economies, which differ only with respect to taxation - one features taxes on capital gains and one does not. The analysis leads to several extensions on prior findings on the question of the conditions under which asset prices are the same in both economies. The article provides sufficient conditions for unchanged prices for the case of a zero risk-free rate, which entails that all agents consume exactly the same in each state. Without a zero risk-free rate, prices are the same in both economies with exponential utility and normal returns and with linear marginal utility. N2 - In dieser Arbeit behandle ich Fragen zur Bewertung von Vermögenstiteln unter steuerlichen Einflüssen. Dazu präsentiere ich vier Artikel. Die ersten drei Artikel beziehen sich auf Themen der Unternehmensbewertung bei riskanten Schulden. Der erste Artikel analysiert die zu verwendende Diskontrate zur Bewertung von Steuerersparnissen in einem einfachen Fall ohne Steuern auf ausgefallene Schulden. Der Artikel kommt zu dem Schluss, dass die Diskontrate der Steuerersparnisse gleich der ist, die für Zinszahlungen zu nutzen ist. Anders als häufig angenommen ist die Diskontrate nicht unbedingt gleich der der Schuldenrückzahlungen insgesamt. Mit der Priorisierung von Zins- vor Tilgungszahlungen und im Fall von riskanten Schulden sind die Diskontraten für Zinszahlungen und Steuerersparnisse regelmäßig verschieden von der für Schulden insgesamt. Nur eine pro rata Verlustverteilung auf Tilgung und Zinsen führt generell zu gleichen Diskontraten für Zins-, Tilgungs- und Gesamtrückzahlungen. Der zweite Artikel fokussiert weiterhin auf die Bewertung von Steuerersparnissen. Er unterscheidet die Fälle mit und ohne die Steuern auf ausgefallen Schulden. Für beide Fälle werden Gleichungen für den Wert der Steuerersparnisse, für risikoadjustierte Diskontsätze sowie für die WACC aufgestellt. Ein Hauptergebnis ist, dass die Literatur der Unternehmensfinanzierung bei diesem Thema regelmäßig die implizite Annahme benutzt, dass ausgefallene Schulden besteuert werden. In diesem Fall haben Bewertungsgleichungen eine einfache Form, da sie unabhängig von der Verlustverteilung auf Zins- und Tilgungszahlungen sind. Ohne die Besteuerung von ausgefallenen Schulden wird diese Verlustverteilung wichtig für Bewertungsprozeduren. Die Unterscheidung zwischen der Zins- und Tilgungspriorisierung, sowie auch der pro rata Verlustverteilung wird notwendig. Der dritte Artikel nutzt die Erkenntnisse der ersten beiden Artikel und konstruiert Gleichungen für eine De- und Re-levering Prozedur. Dabei werden die Gleichungen für erwartete Renditen des Varianz-Mittelwert CAPMs genutzt. Die regulären Prozeduren, die regelmäßig risikolose Schulden annehmen, werden hier durch einfache Fälle mit riskanten Schulden erweitert. Der vierte Artikel behandelt zwei Ökonomien, die sich nur in Bezug auf die Besteuerung unterscheiden - in einer werden Kapitalerträge besteuert und in der anderen nicht. Die Analyse führt zu verschiedenen Erweiterungen von Erkenntnissen zur Frage nach den Bedingungen, unter denen Vermögenstitelpreise in beiden Ökonomien gleich sind. Für den Fall eines risikolosen Zinssatzes von null stellt der Artikel ausreichende Bedingungen auf, unter denen Preise unverändert sind. Dieser Fall beinhaltet, dass alle Agenten der Ökonomien in jedem Zustand genau den gleichen Konsum aufweisen. Ohne die Annahme eines risikolosen Zinssatzes von null sind Preise in beiden Ökonomien mit exponentieller Nutzenfunktion und normalverteilten Renditen und mit linearem marginalem Nutzen gleich. KW - Asset pricing KW - Tax KW - Risky debt KW - Cancellation of debt KW - Stochastic discount factor KW - Vermögenstitelbewertung KW - Erlassene Schulden KW - Riskante Schulden KW - Stochastischer Diskontfaktor KW - Steuern KW - Capital-Asset-Pricing-Modell KW - Unternehmensbewertung KW - Finanzierung KW - Schulden KW - Steuerwirkung Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-49648 ER - TY - THES A1 - Nyambi Anaka, Regina Edawa T1 - Forest conservation and management practices in Cameroon: Case study of Bimbia-Bonadikombo Community Forest and Takamanda National Park T1 - Waldschutz und Management-Praktiken in Kamerun: Fallstudie im Bimbia-Bonadikombo Gemeindewald und Takamanda Nationalpark N2 - Cameroon’s forest is one of the richest ecosystems in the Congo Basin and in Africa as a whole in terms of its biodiversity. These forest types are currently subjected to multiple categories of threats. By enacting a new forestry law in 1994, the government of Cameroon intended to intensify efforts toward the protection and conservation of this rich biodiversity. This study aimed to compare two forest management systems, a state management system (the case of Takamanda National Park) and a community-based management system (the case of Bimbia- Bonadikombo Community Forest), to determine which management system better conserves and protects the forest against biodiversity loss. The study applied a methodological framework that made use of selected indicators and criteria to evaluate the extent of sustainability of the two forest management systems and challenges faced in implementing them. Both quantitative and qualitative results were realized through the administration of questionnaires, semi-structure interview and in-depth contents analysis of Law No.94-1 of 20th January 1994 that lays down forestry, wildlife and fisheries regulations and the 1996 Environmental Management Law that directs Cameroon’s compliance to the international standard of protecting the environment.Results indicated that community-based system of forest management is a much more sustainable approach of forest management than a state management system. Based on the criterion of cultural values attributed to natural resources in the community-based management zone (Bimbia- Bonadikombo Community Forest), 78.2% of the local communities were more willing to protect biodiversity as opposed to 48.3% from state management zone (Takamanda National Park). This study found that the level of participation in the community-based management system was much more inclusive and transparent. On the other hand, in the state management system, a high level of corruption, lack of transparency, delayed and irregular salaries of forest guards and minimal participation of local communities in forest management decision-making was noted and likely responsible for the ineffectiveness and unsustainable management efforts in this system. The study recommends the adoption and implementation of a more inclusive, transparent and accountable management in the state managed system (Takamada national park), particularly the full involvement of respected Elites, Chiefs and Traditional Councils. N2 - Kameruns Wälder sind eines der reichhaltigsten Ökosysteme im Kongobecken und in Afrika insgesamt in Bezug auf ihre Biodiversität. Diese Waldtypen sind aktuell verschiedenen Gefahren ausgesetzt. Mit einem neuen Forstgesetz aus dem Jahr 1994 beabsichtigte die Regierung Kameruns ihre Anstrengungen zum Schutz und zur Bewahrung dieser reichen Biodiversität zu intensivieren. Diese Studie strebt es an, zwei Waldbewirtschaftungssysteme, genauer ein staatliches Bewirtschaftungssystem wie beim Takamanda-Nationalpark und ein gemeindebasiertes Bewirtschaftungssystem wie beim Bimbia-Bonadikombo-Gemeindewald, miteinander zu vergleichen und herauszufinden welches Managementsystem besser dazu geeignet ist, den Wald zu bewahren und vor dem Verlust von Biodiversität zu schützen. Die Studie wendet einen methodischen Rahmen an, der ausgewählte Indikatoren und Kriterien nutzt, um das Ausmaß der Nachhaltigkeit der zwei Waldbewirtschaftungssysteme und die damit zusammenhängenden Herausforderungen zu evaluieren. Sowohl quantitative als auch qualitative Ergebnisse konnten durch die Auswertung von Fragebögen, halbstrukturierten Interviews und einer umfassenden inhaltlichen Analyse des Gesetzes Nr. 94-1 vom 20. Januar 1994, das Forstwesen, Tierwelt und Fischereisektor gesetzlich regelt, und des Umweltmanagementgesetzes aus dem Jahr 1996, das Kameruns Einhaltung des internationalen Standards zum Umweltschutz festlegt, erzielt werden. Die Ergebnisse dieser Studie weisen darauf hin, dass ein gemeindebasiertes Waldbewirtschaftungssystem ein wesentlich nachhaltigerer Ansatz zur Waldbewirtschaftung ist, als die staatliche Variante. Basierend auf dem Kriterium der kulturellen Werte, die den natürlichen Ressourcen in der gemeindebasierten Bewirtschaftungszone (Bimbia-Bonadikombo-Gemeindewald) zugerechnet werden können, waren 78,2% der lokalen Bevölkerung bereit, die Biodiversität zu schützen, im Gegensatz zu nur 48,3% der Bevölkerung der staatlichen Bewirtschaftungszone (Takamanda-Nationalpark). In dieser Studie wurde festgestellt, dass die Möglichkeiten der Mitbestimmung in dem gemeindebasierten Bewirtschaftungssystem integrativer und transparenter sind. Andererseits konnten ein hohes Maß an Korruption, fehlender Transparenz, verspätete und irreguläre Löhne der Waldhüter und eine geringe Mitbestimmung der lokalen Bevölkerung bezüglich der Entscheidungen im Waldmanagement im staatlichen Waldbewirtschaftungssystem festgestellt werden, was wahrscheinlich dafür verantwortlich ist, das dieses System ineffektiv und wenig nachhaltig ist. Es wird empfohlen, dass mehr Inklusion, Transparenz und eine verantwortungsvolle Führung in der staatlichen Bewirtschaftungszone (Takamanda-Nationalpark) etabliert werden, insbesondere sollten respektierte Eliten, Häuptlinge und traditionelle Räte miteinbezogen werden. KW - Conservation KW - Biodiversity KW - Forest Management KW - Cameroon KW - Sustainability KW - Naturschutz KW - Biodiversität KW - Wald KW - Kamerun KW - Nachhaltigkeit KW - Kamerun KW - Forstwirtschaft KW - Biodiversität KW - Nachhaltigkeit Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-50112 ER - TY - THES A1 - Netzer, Corinna T1 - Simulation and assessment of engine knock events T1 - Simulation und Bewertung motorischer Klopfereignisse N2 - Sophisticated engine knock modeling supports the optimization of the thermal efficiency of spark ignition engines. For this purpose the presented work introduces the resonance theory (Bradley and co-workers, 2002) for three-dimensional Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) and for the zero-dimensional Spark Ignition Stochastic Reactor Model (SI-SRM) simulations. Hereby, the auto-ignition in the unburnt gases is investigated directly instead of the resulting pressure fluctuations. Based on the detonation diagram auto-ignition events can be classified to be in acceptable deflagration regime or possibly turn to a harmful developing detonation. Combustion is modeled using detailed chemistry and formulations for turbulent flame propagation. The use of detailed chemistry caters for the prediction of physical and chemical properties, such as the octane rating, C:H:O-ratio or dilution. For both models, the laminar flame speed is retrieved from surrogate specific look-up tables compiled using the reaction mechanism for Ethanol containing Toluene Reference Fuels by Seidel (2017). In the fresh gas zone, the scheme is used for auto-ignition prediction. For this purpose, the G-equation coupled with a Well-Stirred-Reactor model is applied in RANS. In analogy, in the SI-SRM the combustion is modeled using a two zone model with stochastic mixing between the particles. RANS is used to develop the knock classification methodology and to analyze in detail location, size and shape of the auto-ignition kernels. RANS estimates the ensemble average of the process and therefore cannot reproduce a developing detonation. Hence, Large Eddy Simulation (LES) is used to verify the methodology. Studies using wide ranges of surrogates with different octane rating and cycle-to-cycle variations are carried out using the computationally efficient SI-SRM. Cyclic variations are predicted based on stochastic mixing, stochastic heat transfer to the wall, varying exhaust gas recirculation composition and imposed probability density functions for the inflammation time and the scaling of the mixing time retrieved from RANS. The methodology is verified for spark timing and octane rating. It is shown that the surrogate formulation has an important impact on knock prediction. RANS is suitable to predict the mean strength of auto-ignition in the unburnt gas if the thermodynamic and chemical state of the ignition kernel is analyzed instead of the pressure gradients. The probability of the transition to knocking combustion can be determined. Good agreement between RANS and SI-SRM are obtained. The combination of both tools gives insights of local effects using RANS and the distribution of auto-ignition in the whole pressure range of an operating point using SI-SRM with reasonable computationally cost for development purposes. N2 - Detaillierte Klopfmodelle unterstützen den Entwicklungsprozess zur Optimierung des thermischen Wirkungsgrads von Ottomotoren. Die vorliegende Arbeit diskutiert einen neuen Ansatz zur Bewertung von motorischen Klopfen mittels der Resonanztheorie (Bradley und Kollegen, 2002) für die Nutzung in dreidimensionalen Reynolds-Averaged Navier-Stokes Simulationen (RANS) und im nulldimensionalen Spark Ignition Stochastic Reactor Model (SI-SRM). Hierbei wird die Selbstentzündung in den unverbrannten Gasen direkt untersucht anstatt der resultierenden Druckwelle. Mit Hilfe des Detonationsdiagramms können Selbstzündungsereignisse klassifiziert und der mögliche Übergang zu einer schädlichen, sich aufbauenden Detonation bestimmt werden. Die vorgemischte Verbrennung wird mittels detaillierter Chemie und einer Beschreibung der turbulenten Flammenausbreitung modelliert. Die Verwendung von detaillierter Chemie ermöglicht die Vorhersage physikalischer und chemischer Prozesse, zum Beispiel, abhängig von der Oktanzahl, dem C:H:O-Verhältniss oder der Verdünnung. Für beide Modelle wird die laminare Flammengeschwindigkeit aus Tabellen abgerufen, die unter Verwendung des Reaktionsmechanismus für Ethanol haltige Toluol-Referenzkraftstoffe (ETRF) von Seidel (2017) unter Berücksichtigung der Zusammensetzung des Ersatzkraftstoffes erstellt werden. In den unverbrannten Gasen wir der Reaktionsmechanismus für die Simulation der Selbstzündung genutzt. Zu diesem Zweck wird in RANS die G-Gleichung mit einem Well-Stirred-Reactor (WSR) Modell gekoppelt. In Analogie wird im SI-SRM ein Zwei-Zonen-Modell mit stochastischer Mischung der Partikel verwendet. RANS wird zur Entwicklung der Methodik zur Klopfbewertung und zur detaillierten Analyse von Position, Größe und Form der Selbstentzündungskerne verwendet. RANS liefert ensemble-gemittelte Größen und kann daher eine entstehende Detonation nicht auflösen. Daher wird die Methodik mit Large Eddy Simulationen (LES) verifiziert. Für Studien, die viele verschiede Ersatzkraftstoffe mit unterschiedlichen Oktanzahlen und zyklische Schwankungen untersuchen, wird das SI-SRM aufgrund der kurzen Rechenzeiten genutzt. Zyklische Schwankungen werden basierend auf stochastischem Mischen der virtuellen Partikeln, stochastischem Wärmeübergang zur Wand, variierende Zusammensetzung der zurück geführten Abgase und vorgegeben Verteilungsfunktionen für Entflammung und Mischungszeit modelliert. Die Methodik wurde hinsichtlich der Reaktion auf Zündzeitpunkt und Oktanzahl verifiziert. Die Zusammensetzung des Ersatzkraftstoffs hat einen maßgeblichen Einfluss auf die Vorhersage des motorischen Klopfens. RANS ist geeignet, die mittlere Stärke der Selbstzündung im unverbrannten Gas vorherzusagen, wenn der thermodynamische und chemische Zustand des Zündkerns analysiert wird anstatt des Druckgradientens. Die Wahrscheinlichkeit des Übergangs zu einer sich aufbauenden Detonation (Klopfen) kann bestimmt werden. Die Ergebnisse von RANS und SI-SRM stimmen gut überein. Die Kombination beider Werkzeuge ermöglicht die Untersuchung lokaler Effekte (RANS) und die Verteilung der Selbstzündung über die gesamte Ausdehnung des maximalen Druckes eines Betriebspunktes (SI-SRM) mit vertretbarem rechnerischem Aufwand für den Einsatz in der Motorenentwicklung. KW - Engine knock KW - Detailed chemistry KW - Computational fluid dynamics KW - Stochastic reactor model KW - Resonance theory KW - Motorisches Klopfen KW - Detaillierte Chemie KW - Numerische Strömungssimulation KW - Stochastisches Reaktormodell KW - Resonanztheorie KW - Ottomotor KW - Selbstzündung KW - Numerische Strömungssimulation Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48771 ER - TY - THES A1 - Schulz, Juliane T1 - Grand Paris – großräumliche Entwürfe als Impuls für die städtebauliche Qualifizierung in der Metropolregion Paris T1 - Grand Paris - large-scale urban design schemes as impulse for suburban retrofitting in the metropolitan region of Paris N2 - Die Debatte zur Zwischenstadt hat der bald zwei Jahrzehnte alten Forderung die fragmentierten Stadtlandschaften zu qualifizieren in akademischen Kreisen großes Gewicht verliehen. Bislang ist daraus in der deutschen Planungspraxis jedoch kein etabliertes Aufgabenfeld geworden. Obwohl sich die suburbanen Räume kontinuierlich verändern und mit steigendem Anpassungsdruck sowohl die Notwendigkeiten wie auch die Chancen einer planvollen Transformation zu nehmen, ist deshalb fraglich ob die stattfindenden Veränderungen auch für Verbesserungen der räumlichen Qualität genutzt werden. Vor diesem Hintergrund erscheint der zunehmende Einsatz großräumlicher Entwürfe auf stadtregionaler Ebene vielversprechend, um einen veränderten planerischen und gestalterischen Umgang mit suburbanen Räumen zu fördern. Das charakteristische des regionalen Entwerfens besteht in der Erkundung räumlicher Möglichkeiten sowie der gleichzeitigen Behandlung von stadtstrukturellen und stadtgestalterischen Fragen. Dadurch werden hier neben regionsspezifischen gesamträumlichen Vorstellungen auch städtebauliche Strategien generiert und vermittelt, die relativ direkte Anknüpfungspunkte für konkrete Projekte bilden könnten. Aufgrund dessen widmet sich die vorliegende Arbeit der Frage, welche Bedeutung der Einsatz großräumlicher Entwürfe als nicht direkt zur Umsetzung vorgesehener Konzepte im Hinblick auf die städtebauliche Qualifizierung suburbaner Räume entfalten kann. Dabei wird unterstellt, dass großräumliche Entwürfe die Art und Weise wie Menschen sich den Ort, an dem sie leben und arbeiten, wahrnehmen und vorstellen – ihre sogenannten 'place frames' – verändern können. Dementsprechend wird danach gefragt, ob sie über die Beeinflussung ihres raumrelevanten Denkens und Handelns letztlich zu Planwerken und Projekten des Stadtumbaus führen oder diese beeinflussen können. Im Rahmen einer Fallstudie werden die Auswirkungen des internationalen kooperativen Konkurrenzverfahrens "Le Grand Paris" (2009) und seiner Ergebnisse auf den Stadtumbau in den Banlieues von Paris untersucht. Es wird beleuchtet welche Einflüsse diese auf die stadtregionale Debatte, auf den Charakter und Umfang von Planungsaktivitäten sowie auf die in der Praxis angewendeten städtebaulichen Strategien entfaltet haben. Dabei gilt das Erkenntnisinteresse insbesondere den Wirkungszusammenhängen des Ideentransfers. Die Dissertation leistet einen Beitrag zu den in Städtebau- und Planungstheorie geführten Diskussionen zum regionalen Entwerfen in der strategischen Planung, sowie zur städtebaulichen Qualifizierung suburbaner Räume. Zudem gibt sie Anregungen und Empfehlungen für die Planungspraxis. N2 - In academic circles, the debate on the Zwischenstadt (in-between city) has already put forward the two decades old question on the improvement of fragmented urban landscapes. Anyway, suburban retrofitting still does not become an established field of action in German planning practice. Although suburban spaces are constantly changing and the needs as well as chances for a planned transformation of these areas are increasing due to more and more pressure for adaption, it's not sure that these processes will be used as occasion to improve spatial quality. Therefore the increasing use of large-scale urban design schemes on a regional scale seems to be interesting in order to promote a changing attitude towards suburban areas in spatial planning and design. Regional Design is characterized by the exploration of possible futures of places and the parallel work on urban structure and urban form. At the same time tailor made visions on a regional scale and special urban design strategies, which could be translated easily into projects on a smaller scale, emerge and are communicated. For this reason, the PhD-thesis deals with the question, which meaning large-scale urban design schemes can have for the improvement of suburban spaces, in spite of the fact that these kind of informal visions are not meant to be implemented. The research is based on the assumption, that regional design can influence the way in which people perceive and imagine the places where they live and work, their so called place frames. It asks if this impact of large-scale urban design schemes on thought and action related to spatial issues can provoke or influence spatial projects. To find evidence on this question, a single case study examines how the international design consultation "Le Grand Paris" (2009) and its results influenced urban renewal in the outskirts of metropolitan region. The analyses is focused on the impacts on the regional debate, on the type and scope of planning action as well as on the urban design strategies put into practice to transform the urban fabric of suburban areas. Particular interest is given to the ways of the idea transfer. The PhD-thesis contributes to several on-going debates in urban design and planning theory, especially to those on regional design as a method in strategic planning and on the improvement of spatial quality in suburban spaces. Furthermore the research gives suggestions and advices for planning practice. KW - Entwerfen KW - Strategische Planung KW - Suburbaner Raum KW - Paris (Frankreich) KW - Evaluation KW - Design KW - Strategic planning KW - Suburban space KW - Paris (France) KW - Evaluation KW - Paris KW - Suburbaner Raum KW - Regionalplanung KW - Stadtumbau KW - Stadtplanung Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48090 ER - TY - THES A1 - Brückener, Corinna T1 - Die Rote Halle in Pergamon - Baugeschichte und urbaner Kontext T1 - The Red Hall in Pergamon - Building history and urban context N2 - Die „Rote Halle“ ist der Hauptbau einer mehr als 2,5 Hektar messenden Anlage in der Unterstadt von Pergamon (Bergama, Westtürkei). Die Farbe seines Ziegelmauerwerks ist namensgebend für den gesamten Gebäudekomplex. Die Gebäude stammen aus der Zeit der römischen Stadterweiterung im 2. Jh. n. Chr. und sind seit ihrer Erbauungszeit nie vollständig unter der Erde verschwunden. In dieser Arbeit wird der Gebäudekomplex mit den Methoden der archäologischen Bauforschung im historischen und städtebaulichen Kontext untersucht. Zahlreiche Informationen zu der Anlage sind aus Sekundärbefunden wie Reisebeschreibungen aus dem 17. und 18. Jh., Aufzeichnungen früherer Forschungsprojekte und der Dokumentation der ersten Ausgrabung in den 1930er Jahren zu gewinnen. Anhand dieser historischen Pläne und Skizzen, den Ergebnissen der Bauaufnahme sowie geophysikalischer Prospektionen und archäologischer Sondierungen wurde die Bau- und Nutzungsgeschichte des Gesamtkomplexes bis zum 21. Jh. nachgezeichnet. Darüber hinaus ermöglichte die Zusammenführung aller Ergebnisse die Rekonstruktion des Baufortgangs und die Identifikation einzelner Bauphasen sowie eine zeichnerische Rekonstruktion des äußeren Erscheinungsbildes des Gebäudes. Die Ergebnisse der Bauaufnahme erbrachten darüber hinaus neue Erkenntnisse zur Erschließung der Anlage und zu ihrer Einbindung in die städtische Infrastruktur der antiken Stadt (Band 1). Im Anhang dieser Arbeit (Band 2) sind die Pläne der verformungsgerechten Bauaufnahme (Band 2, Beilage 1-16), die Dokumentation der Werkstücke (Band 2, Auswertung der Bauteilaufnahme) zusammen mit illustrierenden Fotos und Abbildungen (Band 2, Tafel 1-60) beigefügt. Die historischen Pläne und Skizzen, die vorwiegend aus dem Archiv der Pergamongrabung des Deutschen Archäologischen Instituts (DAI) stammen, wurden erstmals systematisch erfasst und zusammengestellt (Band 2, Katalog zur Baudokumentation). N2 - The so-called Red Hall is the main building of a large, more than 2.5 hactare measuring complex in the lower city of Pergamon (Bergama, Western Turkey). The colour of the brickwork of the main building gives the name to the entire complex. The Buildings dates from the time of the Roman urban expansion in the 2nd century AD and never completely disappeared from the ground. In this thesis, the building complex is surveyed with the methods of building archaeology in the historical and urban context. A wide range of information on the site can be obtained from secondary findings such as travel descriptions from the 17th and 18th centuries, written sources and historic plans of the first excavation in the 1930s. On the basis of these historical plans and sketches, the results of the building survey as well as geophysical prospections and archaeological stratigraphic exploration, the history of construction and use of the entire complex up to the 21st century was retraced. In addition, the compilation of all results enabled the reconstruction of the building progress, the identification of individual construction phases and the reconstruction of the external appearance of the building. The results of the building survey also provided new insights on the accessibility of the complex and its integration into the urban infrastructure of the ancient city (volume 1). In the appendix to this work (volume 2), the plans of the building survey (volume 2, supplement 1-16), the documentation of the architectural pieces and fragments (volume 2, evaluation of the architectural pieces) together with illustrative photos and figures (volume 2, plate 1-60) are attached. The historical plans and sketches, which mainly originate from the archive of the Pergamon excavation of the German Archaeological Institute (DAI), were systematically recorded for the first time (Volume 2, catalogue of building documentation). KW - Archäologische Bauforschung KW - Römische Kaiserzeit KW - Römisches Reich KW - Kleinasien KW - Building archeology KW - Roman imperial period KW - Roman empire KW - Asia minor KW - Rote Halle (Pergamon) KW - Architektur KW - Geschichte Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48355 ER - TY - THES A1 - Nawdiyal, Amruta T1 - The influence of allylic site abstraction reactions of olefin on cyclo-paraffin formation T1 - Der Einfluss allylischer Site-Abstraktionsreaktionen von Olefin auf die Bildung von Cycloparaffin N2 - 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. N2 - Diese Arbeit vereint das Verständnis der Hochtemperatur-Oxidationschemie von Cycloalkanen bzw. Methyl-Cyclohexan und deren Erweiterung zur Entwicklung des n-Propylcyclohexan Reaktionsmechanismus basierend auf der Cyclohexan Chemie. Um die Ringöffnung von Cyclohexan zur Bildung von 1-Hexen zu berücksichtigen, wurde das zuvor publizierte detaillierte kinetische Modell für 1-Hexen hinzugefügt. Als Erweiterung zu der Veröffentlichung, wurde die allylische H-Abstraktion von 1-Hexen und die Retro-En Reaktion zur Herstellung von Propen mitberücksichtigt. Das vollständige detaillierte kinetische Modell besteht aus 329 Spezies und 2065 reversiblen Reaktionen. Das kinetische Modell wurde für Stoßwellenrohr-, Flussreaktor- und Flammen Experimente bei verschiedenen Temperaturen, Drücken und Kraftstoff-Luft-Verhältnissen validiert. Die Ergebnisse zeigen dabei eine gute Übereinstimmung mit den Experimenten und untermauern die Allgemeingültigkeit des kinetischen Modells. Die allylischen Radikale (C₆H₁₁-D1R3) entstehen dabei vornehmlich aus der Abstraktion von 1-Hexen und verbessern die Prognose der C₆H₁₁ Verläufe. Zusätzlich beeinflussen sie den Isomerisierungspfad von C₆H₁₁-D1R6 zu Cyclohexyl Radikalen (CYC₆H₁₁), welche anschließend Cyclohexen (CYC₆H₁₀) bilden. Dabei wird beobachtet, dass die CYC₆H₁₀ Verläufe bei 1-Hexen Flammen und Cyclohexan Speziesbestimmung überschätzt werden. Die Ring-H-Abstraktion ist hier die wichtigste Zerfallsreaktion von Cycloalkanen. Die Reaktion zur Ringöffnung zur Bildung von Olefinen läuft über Cyclohexan und Methyl-Cyclohexan ab und ist eher schwach. Der Reaktionsweg über Fulven beeinflusst die Bildung von Benzol bei 1-Hexen, zeigt aber keinen Einfluss auf die Entstehung von Cycloalkanen. Daraus wird gefolgert, dass es andere Bildungspfade für Benzol bei Cycloalkanen gibt. Mögliche Bildungspfade sind die Dehydrierung von Dienen und Cyclo-Olefinen. KW - Kinetic modelling KW - Simulation KW - Reaction mechanism KW - Cycloparaffins KW - Olefins KW - Kinetische Modellierung KW - Simulation KW - Reaktionsmechanismus KW - Cycloparaffine KW - Olefine KW - Cyclohexan KW - Methylcyclohexan KW - Reaktionsmechanismus KW - Kinetik KW - Modell Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48522 ER - TY - THES A1 - Knoop, Christine T1 - Anaerobic treatment of municipal organic waste from separate collection : digestate properties and substance flows during two-stage digestion and subsequent aerobic treatment T1 - Anaerobe Behandlung von Bioabfällen aus der getrennten Sammlung : Gärresteigenschaften und Stoffströme während der zweistufigen Vergärung und anschließenden aeroben Aufbereitung N2 - The provision of nutrients and organic matter to arable soils is critical to facilitate an intensive agriculture and secure long-term soil functionality. Municipal organic waste (MOW) is rich in nutrients and organic matter and its recycling onto agricultural lands presents a promising alternative to conventional fertilizers. In comparison to common aerobic treatment, the application of the biogas technology enables the recovery of both energy and soil amendments. The introduction of a mandatory separate collection in Germany in 2015 reflects the political will to increase MOW recovery rates and facilitates its utilization as feedstock in biogas plants. However, MOW is a challenging feedstock as its composition varies and it is often contaminated with impurities such as plastics and metals. The two-stage anaerobic digestion process with dry fermentation is very robust and offers possibilities for process control so that no extensive MOW pretreatment is required. To close nutrient circles, remaining digestates shall be processed to soil amendments, which can be redistributed to arable land. However, less is known about digestate properties from two-stage digestion of MOW and how they are influenced during the treatment process. Furthermore, only scarce information on nutrient recovery rates and the accumulation of elements during processing is available. Therefore, this thesis investigates the development of digestate properties during anaerobic and subsequent aerobic treatment at laboratory and semi-industrial scale. During a first experiment, changes in nutrient and heavy metal concentration in the solid digestate were monitored during anaerobic treatment of MOW in a two-stage laboratory biogas plant. A second investigation related amendment properties of MOW digestate of one origin to different post-treatment procedures. The impact of drying, composting and sieving on final digestate properties and specifically nutrient availability and heavy metal and carbon elution was evaluated. A third experimental approach investigated total material and substance flows during treatment of source-separated MOW in a semi-industrial scale two-stage biogas plant and subsequent digestate composting including impurities removal. N2 - Für eine intensive landwirtschaftliche Nutzung und die Sicherung der Fruchtbarkeit unserer Böden ist deren Versorgung mit Nährstoffen und organischer Substanz unerlässlich. Die Rückführung von Substraten auf der Basis von Bioabfällen aus der getrennten Sammlung in den natürlichen Stoffkreislauf kann eine Alternative zu herkömmlichen Dünge- oder Bodenhilfsmitteln sein. Neben der aeroben Kompostierung bietet sich der Einsatz der Bioabfälle in Biogasanlagen an, welcher neben dem stofflichen auch ein energetisches Recycling ermöglicht. Die Einführung der flächendeckenden Getrenntsammlung von Bioabfällen im Januar 2015 in Deutschland soll die Nutzung dieser Ressource intensivieren und somit auch dessen Einsatz in Biogasanlagen steigern. Bioabfall ist aufgrund seiner schwankenden Zusammensetzung ein anspruchsvoller Einsatzstoff, der zusätzlich mit Störstoffen kontaminiert sein kann. Das zweistufige Biogasverfahren mit einer Trockenfermentation in der ersten Prozessstufe ist unempfindlich gegenüber Störstoffen und ermöglicht die Verwertung von Bioabfällen ohne aufwändige Vorbehandlung. Die am Prozessende verbleibenden Gärreste sollen aufbereitet und als Bodenverbesserer eingesetzt werden. Die dafür notwendigen Qualitätsanforderungen sind in der Bioabfallverordnung (BioAbV) und der Düngeverordnung (DüV) festgelegt. Wenig ist bekannt über Gärresteigenschaften aus der zweistufigen Bioabfallvergärung und wie diese durch die Prozessführung und anschließende Aufbereitung beeinflusst werden. Außerdem fehlen Informationen zu Nährstoffrückgewinnungsraten und der Anreicherung von Schwermetallen während des Behandlungsprozesses. Diese Dissertation befasst sich daher mit der Entwicklung der Substrateigenschaften während der zweistufigen Vergärung und Aufbereitung von Bioabfällen im Labor- und Technikumsmaßstab. Die Dissertation beschreibt und bewertet die Ergebnisse einer Versuchsreihe, welche die Veränderung der Gärresteigenschaften sowie die Anreicherung von Nährstoffen und Schwermetallen in Abhängigkeit von der Verweilzeit des Substrates in der zweistufigen Biogasanlage im Labormaßstab untersucht. In einer weiteren Versuchsreihe wurde die Entwicklung der Gärresteigenschaften während der Aufbereitung durch Trocknung oder Kompostierung sowie Fraktionierung betrachtet. Hierbei stand insbesondere die Verfügbarkeit und Freisetzung von Nährstoffen, Schwermetallen und Kohlenstoff im Fokus. Abschließend erfolgte die Untersuchung der Substrateigenschaften während der gesamten biologischen Behandlung der Bioabfälle im großtechnischen Maßstab und die Bilanzierung der Masse- und Stoffströme. T3 - Geopedology and Landscape Development Research Series - 7 KW - Biowaste KW - Organischer Abfall KW - Vergärung KW - Gärrest KW - Nutrients KW - Heavy metals KW - Digestion KW - Composting KW - Biotonne KW - Nährstoffe KW - Schwermetalle KW - Gärreste KW - Kompostierung Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48209 SN - 2196-4122 CY - Cottbus ER - TY - THES A1 - Sharifi Boroujerdi, Ali T1 - Linguistic interpretation of visual contents via Deep Learning T1 - Linguistische Interpretation visueller Inhalte durch Deep Learning N2 - The main part of the research outlined in this thesis is to develop Deep Learning models for the linguistic interpretation of the visual contents. This part is split into two research problems: interactive region segmentation and captioning, and selective texture labeling. In the first attempt, we proposed a novel hybrid Deep Learning architecture whereby the user is able to specify an arbitrary region of the image that should be highlighted and described. The proposed model alternates the bounding box indications of the standard object localization process with the output of a deep interactive segmentation module to achieve a better understanding of the dense image captioning and improve the object localization accuracy. The idea of the next part is to establish a bidirectional correlation between deep texture representation and its linguistic description via a hybrid CNN-RNN model that enables end-to-end learning of the selective texture labeling. This novel architecture provides new opportunities to describe, search, and also retrieve texture images from their linguistic descriptions. To be able to train such a model, we generated a multi-label texture dataset that covers color, material, and pattern labeling simultaneously. Our contribution to the automatic generation of texture descriptions provides an excellent opportunity to enrich the existing vocabulary of the image captioning. Such a conceptual extension can be used for fine-grained captioning applicable in geology, meteorology and other natural sciences where fine-grained image structures are of importance to understand complicated patterns. Apart from Deep Learning technologies, in the final section of the thesis, we proposed a novel approach to define mathematical morphology on color images. To this end, we converted common RGB-values of the color images into a new biconal color space and then combined two approaches of mathematical morphology to give meaning to the maximum and the minimum of the matrix field data and formulate our novel strategy. N2 - Der Hauptteil dieser Arbeit besteht darin, Deep Learning (DL) Modelle für die sprachliche Interpretation von visuellen Inhalten zu entwickeln. Dieser Teil ist in zwei Forschungsprobleme gegliedert: Interaktive Segmentierung und Beschriftung (Captioning) von Regionen und selektive Texturbeschriftung. Zur Lösung der ersten Aufgabenstellung wurde eine neue, hybride DL-Architektur vorgestellt, bei der der Benutzer eine beliebige Region eines Bildes anklicken kann, die automatisch segmentiert und sprachlich beschrieben werden soll. Das neue Modell wechselt die Bounding-Box-Indikationen des Standardobjektlokalisierungsprozesses mit der Ausgabe eines interaktiven, Deep Learning-basierten Segmentierungsmodules. Auf diese Weise wird ein besseres Resultat für das Captioning erzielt, und auch die Objektsegmentierung wird verbessert. Im zweiten Teil der neuen Entwicklungen wird eine wechselseitige Korrelation zwischen DL-basierten Texturrepräsentationen einerseits und deren sprachlicher Beschreibung andererseits mittels einer neuen, speziellen Konstruktion neuraler Netze hergestellt. Dieses neuartige, hybride CNN-RNN-Modell ermöglicht ein sogenanntes end-to-end Learning von Texturbeschreibungen. Wie aufgezeigt wird, entstehen durch die spezielle Architektur dieses neuralen Netzes neue Möglichkeiten zur Charakterisierung, gezielten Suche und zum Retrieval von texturierten Bildern mittels Eingabe sprachlicher Beschreibungen. Um ein solches Modell trainieren zu können, haben wir einen Multi-Label-Textur-Datensatz generiert, der Farbe, Material und Musterbeschriftung gleichzeitig abdeckt. Der Beitrag dieser Arbeit zur automatischen Generierung von Texturbeschreibungen bietet eine ausgezeichnete Möglichkeit, das bestehende Vokabular der Bildunterschriften zu erweitern. Eine solche konzeptionelle Erweiterung kann für feinkörnige Bildunterschriften in der Geologie, Meteorologie und anderen Naturwissenschaften verwendet werden, bei denen feinkörnige Bildstrukturen für das Verständnis komplexer Muster von Bedeutung sind. Im letzten Abschnitt der Arbeit wird abgesehen von Deep Learning-Technologien ein neuartiger Ansatz für die Realisierung von morphologischen Prozessen auf farbigen Bildern vorgestellt. Zu diesem Zweck haben wir gemeinsame RGB-Werte der farbigen Bilder in einen neuen bikonalen Farbraum umgewandelt und anschließend zwei Ansätze der mathematischen Morphologie kombiniert, um dem Maximum und dem Minimum der Matrixfelddaten Bedeutung zu verleihen und unsere neue Strategie zu formulieren. KW - Deep Learning KW - Computer vision KW - Linguistic Interpretation KW - Machine Learning KW - Texture description KW - Deep Learning KW - Computer Vision KW - Linguistische Interpretation KW - Maschinelles Lernen KW - Textur Beschreibung KW - Maschinelles Sehen KW - Computerlinguistik KW - Deep Learning Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-47184 ER - TY - THES A1 - Zoepke-Sonntag, Roger T1 - Implementierung und Validierung einer verbesserten Partitionierungsstrategie für einen Finite-Volumen-Löser zur Berechnung aeroelastischer Phänomene in Turbomaschinen T1 - Implementation and validation of an improved partitioning strategy for a finite-volume-code to calculate aeroelastic phenomena in turbomachinery N2 - Diese Bachelorarbeit präsentiert die Implementierung und Validierung einer Partitionierungsstrategie mit graphentheoretischem Ansatz für aeroelastische Berechnungen in thermischen Turbomaschinen für den Rolls-Royce plc. (RR) firmeneigenen Strömungslöser AU3D. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der effizienten Parallelisierung von reduzierten und dennoch akkuraten aeroelastischen Rechenmodellen der SPMR-Methode und der SAMR-Methode. Mit der momentanen Partitionierungsmethode kann das Potenzial dieser Modelle aufgrund des besonderen geometrischen Aufbaus nicht ausgenutzt werden und eine erfolgreiche Integration in den Entwurfsprozess ist nicht möglich. Durch die exakte Darstellung der im Strömungslöser auftretenden Kommunikation mittels eines Graphen und der Einbindung des externen Graphenpartitionierers Metis können nun auch reduzierte Modelle erfolgreich parallelisiert werden. Zuerst werden alle Gitterpunkte anhand der Gitterstruktur in einen Graphen transformiert. Zusätzliche Verbindungen werden in Abhängigkeit des jeweilig vorliegenden Modells bestimmt und als zusätzliche Information im Graphen abgespeichert. Anschließend wird mit Hilfe eines externen Graphenpartitionierers eine Partitionstabelle erstellt. Im Anschluss werden alle Paare, welche auf Grund des Strömungslösers in einer Partition sein müssen, kontrolliert und falls notwendig verändert. Die so produzierten Partitionen zeigen eine ausgeglichene Punkteverteilung und es können die geometrischen Besonderheiten in den getesteten Modellen verarbeitet werden. Unter Berücksichtigung der noch ausstehenden Validierungsarbeiten bezüglich des parallelen Strömungslösers kann mit der neuen Partitionierungsmethode ein SPMR-Modell zur Berechnung von erzwungenen Schwingungen in weniger als 7 Stunden, statt in zweieinhalb Tagen, absolviert werden. Somit ist eine Integration von aeroelastischen Rechnungen in den Entwurfsprozess zukünftiger Triebwerksentwicklungen möglich. Die vielseitige Anwendungsmöglichkeit für alle Arten von aeroelastischen Modellen konnte während der Laufzeit-Validierung gezeigt werden. Es wurde nachgewiesen, dass die neue Partitionierungsstrategie um eine Größenordnung weiter skaliert als die bisherigen Methoden. Somit können auch zukünftige Modellgrößen und Computercluster effizient genutzt werden und auch Vollmodelle innerhalb von 24 Stunden berechnet werden. KW - Aeroelastik KW - Erzwungene Schwingungen KW - Finite Volumen Verfahren KW - Graph Partitionierung KW - Hochleistungsrechnen KW - Turbomaschine KW - Strömungsmaschine KW - Finite-Volumen-Methode KW - Graphpartitionierung KW - Aeroelastizität KW - Erzwungene Schwingung Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48083 ER - TY - THES A1 - Feist, Juliane T1 - Lohntransparenz: Effekte auf die individuelle Motivation von Mitarbeitern : eine mikroökonomische Analyse T1 - Wage transparency: effects on the individual motivation of employees : a micro-economic analysis N2 - Diese Arbeit befasst sich mit den Auswirkungen von Lohnunterschieden auf die Arbeitszufriedenheit und die Motivation eines Individuums. Im Zusammenhang mit dem Inkrafttreten des Entgelttransparenzgesetzes (EntgTranspG) in Deutschland im Juli 2018, weist das Thema der Arbeit eine ausgesprochen hohe Aktualität auf. Das neue Gesetz soll vor allem zur Gleichbehandlung von Mann und Frau beitragen. Doch ist Lohntransparenz als uneingeschränkt positiv für die Arbeitnehmer anzusehen? Welche Folgen resultieren für Arbeitgeber und -nehmer, wenn Lohnungleichheit offenbart wird? Die vorliegende Arbeit gibt auf diese Fragen Antworten, indem sie wichtige Erkenntnisse anderer Autoren zusammenfasst. Der Fokus liegt hierbei auf der Verteilungsgerechtigkeit und der sogenannten „Equity-Theorie“. Bei einer ungleichen Bezahlung zwischen Kollegen handelt es sich um eine horizontale Lohnspreizung. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass hierbei ein asymmetrischer Effekt zwischen einer Über- und einer Unterbezahlung auftritt: die überbezahlte Person ist kaum bis überhaupt nicht zufriedener, die unterbezahlte Person hingegen deutlich unzufriedener. Die Folgen, die damit einhergehen, werden in der Arbeit näher erläutert. N2 - This thesis deals with the effects of wage differentials on job satisfaction and motivation of individual employees. With the coming into effect of the German Pay Transparency Act (“EntgTranspG”) in July 2018, this topic has become increasingly relevant. Above all, the new law should contribute to the equal treatment of men and women. But is wage transparency completely positive for employees? What are the consequences for employers and employees when wage inequality is revealed? The thesis answers these questions by summarizing important findings of the scientific literature. The focus is on distributive justice and the so-called "equity theory". Unequal pay of colleagues is a matter of horizontal wage dispersion. The findings of the research point towards an asymmetric effect between overpaying and underpaying: the overpaid person is not or not significantly happier, while the underpaid person is much more dissatisfied. The implications of these results are explained in more detail in the thesis. KW - Lohntransparenz KW - Entgelttransparenzgesetz KW - Motivation KW - Lohnungleichheit KW - Arbeitszufriedenheit KW - Wage transparency KW - Motivation KW - Equity theory KW - Job satisfaction KW - Wage differentials KW - Deutschland KW - Entgelttransparenzgesetz KW - Equity-Theorie KW - Verteilungsgerechtigkeit KW - Arbeitszufriedenheit KW - Arbeitsmotivation Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48121 ER - TY - THES A1 - Khanian, Maryam T1 - 3D reconstruction using generalized perspective photometric stereo T1 - 3D-Rekonstruktion durch die Verwendung der generalisierten Perspektive Photometric Stereo N2 - Reconstruction of the 3D shape information is a fundamental problem in computer vision. Among different shape recovering technologies, photometric stereo is highlighted for its capability to produce high quality 3D reconstruction. This dissertation generalizes photometric stereo in different aspects towards creating a practical 3D reconstruction. The proposed techniques can be considered as a fundamental support to develop future cameras offering 3D shapes for various applications such as movie and video game industry, medical sciences, virtual reality, automotive driving and etc. The first generalization is developed for addressing specularities in 3D reconstructions and also involving the perspective projection. These attempts lead to remove the limitation of working with diffuse materials and confined projected scenes. We will prove the applicability of our approach using complex scenes like endoscopy images. In the second proposed approach, we will offer a real-time 3D reconstruction of micro-details with a more generalized reflectance model. Moreover, a recurrent optimization network will be provided. These innovations lead to presenting the 3D reconstruction of details which are even invisible to human eyes like micro-prints on the banknote. This information recovery can be used in various areas such as detecting security items on financial documents for fraud detection and also the quality control of any industrial productions including delicate details such as printed circuits. In the third proposed model, we develop a PS reconstruction technique using neural networks for the uncalibrated PS where the light direction is not available. Finally, for the first time, benefiting from deep neural networks and meta heuristic algorithms, we will devise an approach which can deliver high qualified 3D shape from the internet and out-door images, without any pre-necessary knowledge. N2 - Die Rekonstruktion von 3D-Gestaltinformationen ist eine fundamentale Aufgabenstellung im Bereich Computer-Vision. Unter den verschiedenen Techniken ist das sogenannte Photometrische Stereo Verfahren (PS) hervorzuheben, da es im Vergleich zu anderen Ansätzen ein höheres Potenzial für eine hoch genaue 3D-Rekonstruktion besitzt. Diese Arbeit befasst sich mit Verallgemeinerungen klassischer PS-Ansätze, die dieses Potenzial weiter ausschöpfen sollen. Die Entwicklungen können beispielsweise verwendet werden, um in Zukunft die 3D-Information in verschiedensten Bereichen für einen Anwender zu erschließen, wie etwa in der Medizin, der Film- und Videospieleindustrie, beim autonomen Fahren oder für Anwendungen in der virtuellen Realität. Die erste der Neuentwicklungen betrifft die systematische Verwendung von hellen Lichtreflexionen in der Berechnung der 3D-Rekonstruktion sowie die perspektivische Projektion. Hierdurch werden Beschränkungen üblicher Methoden, wie auf die Rekonstruktion diffus reflektierender Materialien und auf relativ weit entfernte Objekte, aufgehoben. Die Anwendbarkeit des entwickelten Ansatzes wird mittels der Rekonstruktion aus endoskopischen Bildern mit vielen hellen Lichtreflexionen untermauert. In einem weiteren Schritt wird gezeigt, wie man in Echtzeit eine 3D-Rekonstruktion auch von sehr feinen Details mittels eines verallgemeinerten Reflexionsmodells erreichen kann. Hierdurch werden hochaufgelöste Rekonstruktionen auch von Details erreicht, die für das menschliche Auge in Bildern unsichtbar sind. Hieraus ergeben sich viele potenzielle Anwendungsmöglichkeiten, etwa im Bereich der automatischen Detektion von Mikrodruck, die im Sicherheitsbereich Verwendung finden, oder in der industriellen Produktion für die Detektion sehr feiner Strukturen wie etwa gedruckter Schaltkreise. Als weiterer Beitrag der Arbeit wird ein Verfahren für das sogenannte nicht-kalibrierte PS entwickelt, bei dem neuronale Netzwerke verwendet werden, um die in diesem Fall fehlende Information der Beleuchtungsrichtung auszugleichen. Schließlich wird zum ersten Mal in der Literatur beschrieben, wie man basierend auf Metaheuristiken und tiefen neuronalen Netzen eine qualitativ hochwertige 3D-Rekonstruktion allein durch Bilder aus dem Internet oder natürliche Bilder ohne weiteres zusätzliches Wissen erlangt. KW - Artificial Intelligence KW - Computer vision KW - 3D Reconstruction KW - Neural networks KW - Photometric stereo KW - Künstliche Intelligenz KW - Computer-Vision KW - 3D-Rekonstruktion KW - Neuronale Netze KW - Photometrisches Stereo KW - Dreidimensionale Rekonstruktion KW - Maschinelles Sehen KW - Neuronales Netz Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-47191 ER - TY - THES A1 - Martin, Ivo T1 - Automated process for robust airfoil design-optimization incorporating critical eigenmode identification and production-tolerance evaluation T1 - Automatisierter Prozess zur robusten Schaufeloptimierung einschließlich der Erkennung von kritischen Eigenformen und Berechnung der Produktionstoleranz N2 - For many countries, gasturbine technology is one of the key technologies for the reduction of climate-damaging pollutant emissions. The profitability of such facilities, however, is highly dependent on the price for the utilized fossil fuel, which is why there is a constant need for increased efficiency. The potential of increasing the efficiency of the individual components is basically limited by factors which will reduce operating life. The goal of this thesis is to develop methods for improved automated structural design optimization, which shall be developed on the basis of compressor airfoils. Special attention is payed to avoid the excitation of failure critical eigenmodes by detecting them automatically. This is achieved by introducing a method based on self-organizing neural networks which enables the projection of eigenmodes of arbitrary airfoil geometries onto standard surfaces, thereby making them comparable. Another neural network is applied to identify eigenmodes which have been defined as critical for operating life. The failure rate of such classifiers is significantly reduced by introducing a newly developed initialization method based on principle components. A structural optimization is set up which shifts the eigenfrequency bands of critical modes in such a way that the risk of resonance with engine orders is minimized. In order to ensure practical relevance of optimization results, the structural optimization is coupled with an aerodynamic optimization in a combined process. Conformity between the loaded hot-geometry utilized by the aerodynamic design assessment and the unloaded cold-geometry utilized by the structural design assessment is ensured by using loaded-to-unloaded geometry transformation. Therefor an innovative method is introduced which, other than the established time-consuming iterative approach, uses negative density for a direct transformation taking only a few seconds, hence, making it applicable to optimization. Additionally, in order for the optimal designs to be robust against manufacturing variations, a method is developed which allows to assess the maximum production tolerance of a design from which onwards possible design variations are likely to violate design constraints. In contrast to the usually applied failure rate, the production tolerance is a valid requirement for suppliers w.r.t.~expensive parts produced in low-quantity, and therefore is a more suitable optimization objective. N2 - Für viele Länder ist die Gasturbine eine der Schlüsseltechnologien, um ihren klimaschaedlichen Schadstoffausstoß zu reduzieren. Die Profitabilität solcher Anlagen hängt jedoch wesentlich von den Preisen des jeweiligen fossilen Brennstoffs ab, weshalb ein stetiger Entwicklungsdruck zu immer effizienteren Anlagen zu verzeichnen ist. Die mögliche Effizienzsteigerung der einzelnen Komponenten wird jedoch im Wesentlichen durch lebensdauerreduzierende Faktoren beschränkt. Daher ist das Ziel dieser Arbeit, Methoden zur besseren automatisierten strukturdynamischen Bauteiloptimierung am praktischen Beispiel von Verdichterschaufeln zu entwickeln. Insbesondere liegt der Fokus darauf, die Erregung kritischer Eigenschwingungen zu vermeiden. Zu diesem Zweck müssen vorher als kritisch definierte Eigenformen automatisiert erkannt werden. Dies geschieht mit Hilfe einer auf Basis von selbstorganisierenden neuronalen Netzen entwickelten Projektionsmethode, welche es ermöglicht, Schwingungseigenformen beliebiger Schaufelgeometrien auf eine Standardfläche zu projizieren, um eine Vergleichsgrundlage zu erhalten. Mit Hilfe eines weiteren neuronalen Netzwerks wird geprüft, ob eine projizierte Eigenform einer der zuvor als kritisch definierten Eigenformen entspricht. Dieser Klassifizierer wurde durch eine neu entwickelte Initialisierungsmethode basierend auf Priniciple-Component-Analysis in seiner Fehlerrate entscheidend verbessert. In einen strukturellen Optimierungsprozess eingebettet führen diese Methoden zu einer Minimierung des Risikos von Bauteilresonanz zwischen Eigenschwingungen und Anregungen. Um den praktischen Nutzen der Optimierungsergebnisse sicherzustellen, wird der strukturelle Optimierungsprozess mit einem aerodynamischen gekoppelt. Dabei wird die Konsistenz zwischen den auf der belasteten heißen Geometrie beruhenden aerodynamischen und den ausgehend von der kalten unbelasteten Geometrie berechneten strukturmechanischen Ergebnissen durch eine innovative Methode erreicht, welche eine negative Bauteildichte zur direkten Transformation in nur wenigen Sekunden nutzt und somit im Gegensatz zur bisherigen iterativen Methode für Optimierungsprozesse praktisch anwendbar ist. Damit die optimalen Entwürfe aus dem Optimierungsprozess zusätzlich robust gegen stochastische Produktionsvariationen sind, wurde eine Methode zur Bestimmung der Produktionstoleranz eines Entwurfs entwickelt, ab der mögliche Entwürfe Versagenskriterien verletzen würden. Die Produktionstoleranz ist eine valide Anforderung an Zulieferer für teure und in geringer Stückzahl produzierte Bauteile und somit, als Optimierungskriterium formuliert, aussagekräftiger als die üblicherweise verwendete Ausfallrate. KW - Multidisciplinary design optimization KW - Production Tolerance KW - Classification KW - Neural Network KW - Eigenmode KW - Mehrkriterienoptimierung KW - Produktionstoleranzen KW - Klassifizierung KW - Neuronales Netzwerk KW - Eigenform KW - Gasturbine KW - Eigenschwingung KW - Neuronales Netz KW - Optimierung Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-47136 ER - TY - THES A1 - Scherbahn, Vitali T1 - Towards ultrasensitive SPR-based sensing: self-referencing and detection of single nanoparticles T1 - Entwicklung ultrasensitiver SPR-basierter Sensortechnologien: Selbstreferenzierung und Nachweis einzelner Nanopartikel N2 - Surface plasmon resonance (SPR) and its extensions, surface plasmon resonance imaging (SPRi) and surface plasmon resonance microscopy (SPRM) both enabling visualization of the sensor surface, belong to classical, indispensable highly sensitive and robust optical (bio)analytical techniques to study affinity processes on a surface. Nevertheless, SPR and SPRi/SPRM undergo a continuous development in regard to the improvement of sensitivity. The main challenge in this direction is attributed to the separation of signals due to the binding of analytes and those due to the bulk effect. The main task of the present thesis was to apply different strategies to improve the performance of SPR sensing. Within this scope, two main objectives were pursued: (1) implementation and realization of a so-called internal referencing towards suppression of the bulk effect leading to an improvement and optimization of the signal-to-noise ratio (SNR) and (2) application of wide-field (WF)-SPRM to detect, to visualize and to characterize single nanoparticles adsorbed to modified surfaces. The first objective of this thesis comprises the realization of three different internal-referencing approaches. In the first approach, a self-referencing effect based on arbitrarily distributed micro-patterned self-assembled monolayer (SAM) containing sensing and referencing spots was realized. Measurements of classical antigen-antibody-interaction resulted in a 10-fold improvement of the SNR by suppression of the bulk effect and the corresponding microfluctuations of the bulk temperature. The application of the second internal-referencing-approach, ionic referencing, acting as an assessment of patterned SAM was realized using electrolytes with a high molar refraction of either anions or cations to micro-patterned SAM combined with WF-SPRM as detecting technology. As a result, successful, unobtrusive visualization and spatial distinction of micro-patterned surfaces was shown. Unlike visualization of micro-scaled surface areas, the application of spatio-temporal referencing in WF-SPRM, as a third type of internal referencing, enables to detect, moreover to visualize and localize, smallest changes in refractive index near/on the sensor surface. In that sense, the second objective of this thesis was dedicated to the application of the WF-SPRM technology combined with spatio-temporal referencing to detect, to visualize, to quantify and to characterize single nanoparticles adsorbed to the sensor surface; here, nanoparticles act as analyte species. Based on a sophisticated image analysis, successful detection and characterization of single nanoparticles in complex media such as wine, juice and sun cream was performed. Besides being a powerful solution for nanoparticles analytics, the WF-SPRM technology represents a base to develop novel, ultra-sensitive and fast (bio)sensing platforms. Within this scope, enzyme-assisted generation of nanoparticles was studied. N2 - Oberflächenplasmonenresonanz (engl. surface plasmon resonance, SPR) und deren Erweiterungen Oberflächenplasmonenresonanz-Imaging (SPRi) und Oberflächenplasmonenresonanz-Mikroskopie (SPRM) gehören zu den klassischen, unverzichtbaren, robusten und äußerst empfindlichen Messtechnologien, um Affinitätsprozesse auf modifizierten Oberflächen zu untersuchen. Nichtsdestotrotz unterliegt diese Messtechnologie einem kontinuierlichen Entwicklungsprozess hinsichtlich der Messempfindlichkeit. Dabei stellt die Trennung des Affinitäts- vom Volumensignal die größte Herausforderung dar. Das Ziel der vorliegenden Dissertation besteht in der Anwendung von unterschiedlichen Strategien zur Optimierung der Leistung und der Empfindlichkeit von SPR-basierten (Bio)sensoren. Um das Ziel zu erreichen, wurden zwei Ansätze verfolgt: (1) Implementierung und Realisierung einer sogenannten internen Referenzierung zur Unterdrückung des Volumeneffekts mit dem Ziel, das Signal-Rausch-Verhältnis zu optimieren und (2) die Anwendung von Weitfeldoberflächenplasmonenresonanzmikroskopie (engl. wide-field (WF)-SPRM) zur Detektion, Visualisierung und Charakterisierung der Adsorption einzelner Nanopartikel auf modifizierten Oberflächen. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurden drei Ansätze zur Realisierung einer internen Referenzierung verfolgt. Der erste Ansatz basiert auf der Anwendung einer durch Referenz- und aktive Oberflächenbereiche mikrostrukturierten Beschichtung der Sensoroberfläche. Messungen von Antigen-Antikörper-Wechselwirkungen ergaben dabei eine 10-fache Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses. Der zweite Ansatz – ionische Referenzierung, um mikrostrukturierte Oberflächen mithilfe von WF-SPRM zu untersuchen bzw. abzubilden – basiert auf der Anwendung von Salzen, welche eine hohe Differenz in ihrer Molrefraktion aufweisen. Somit konnten schwierig zu untersuchende monomolekulare Oberflächenstrukturen, die z.B. unterschiedliche Oberflächenladungen aufweisen, sichtbar gemacht werden. Der dritte Ansatz basiert auf der Kombination einer räumlich-zeitlichen (engl. spatio-temporal) Bildreferenzierung mit bildgebender WF-SPRM-Technologie, um äußerst minimale Änderungen im Brechungsindex nahe der Sensoroberfläche visuell zu erfassen. Gleichzeitig stellt dieser Ansatz den zweiten Teil der vorliegenden Arbeit dar: Nachweis, Sichtbarmachung und Analyse der Wechselwirkung zwischen einzelnen Nanopartikeln und modifizierten Sensoroberflächen mittels höchstempfindlicher WF-SPRM. Der Nachweis einzelner Nanopartikel mittels WF-SPRM eröffnet neue Perspektiven hinsichtlich der Entwicklung innovativer Sensorplattformen. In diesem Sinne wurde die WF-SPRM-Technologie zur Untersuchung von enzym-vermittelter Synthese von Nanopartikeln sowohl mit ungebundenem als auch mit an die Sensoroberfläche gekoppeltem Enzym erfolgreich eingesetzt. KW - Surface plasmon resonance microscopy KW - Self-referencing KW - Single nanoparticles KW - Ezymatic synthesis of nanoparticles KW - Surface patterning KW - Enzymvermittelte Synthese von Nanopartikeln KW - Selbstreferenzierung KW - Einzelne Nanopartikel KW - Oberflächenstrukturierung KW - Oberflächenplasmonenresonanzmikroskopie KW - Oberflächenplasmonenresonanz KW - Oberflächenstruktur KW - Biosensor KW - Nanopartikel Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-47119 ER - TY - THES A1 - Ojong, Emile Tabu T1 - Characterization of the performance of PEM water electrolysis cells operating with and without flow channels, based on experimentally validated semi-empirical coupled-physics models T1 - Charakterisierung der Leistungsfähigkeit von PEM-Wasser-Elektrolysezellen, die mit und ohne Strömungskanäle arbeiten, basierend auf experimentell validierten semi-empirischen gekoppelten physikalischen Modellen N2 - PEM water electrolysis is a clean technology for hydrogen production. In spite of its many advantages, the costs of the conventional PEM electrolysis cell makes it commercially less competitive vis-à-vis its peers. An alternative cell design has been proposed which has up to a 25 % costs advantage over the conventional cell. In this alternative cell design, the flow channel plate which bears the most costs in the conventional cell design has been replaced with a 3-D Porous Transport Layer (PTL) structure. It has however, been observed that the conventional cell by far out performs the low cost cell at high current density operations, due to increased mass transport limitation in the later. Industrial and commercial hydrogen production efforts are focused towards high current density operation (> 3 A/cm²), so the alternative cell design must be optimized for mass transport limitation. PEM water electrolysis is a clean technology for hydrogen production. In spite of its many advantages, the costs of the conventional PEM electrolysis cell makes it commercially less competitive vis-à-vis its peers. An alternative cell design has been proposed which has up to a 25 % costs advantage over the conventional cell. In this alternative cell design, the flow channel plate which bears the most costs in the conventional cell design has been replaced with a 3-D Porous Transport Layer (PTL) structure. It has however, been observed that the conventional cell by far out performs the low cost cell at high current density operations, due to increased mass transport limitation in the later. Industrial and commercial hydrogen production efforts are focused towards high current density operation (> 3 A/cm²), so the alternative cell design must be optimized for mass transport limitation. This work seeks to understand the source of, and to eliminate the mass transport losses in the alternative cell design to get it performing at least as good as the conventional cell at current densities up to 5 A/cm². A 2-D non-isothermal semi-empirical fully-coupled models of both cell designs have been developed and experimentally validated. The developed validated models were then used as tools to simulate and predict the best operating conditions, design parameters and micro-structural properties of the PTL at which the mass transport issues in the alternate cell will be at its minimum, at high current densities. The models are based on a multi-physics approach in which thermodynamic, electrochemical, thermal and mass transport sub-models are coupled and solved numerically, to predict the cell polarization and individual overpotentials, as well as address heat and water management issues. The most unique aspect of this work however, is the development of own semi-empirical equations for predicting the mass transport overpotential imposed by the gas phase (bubbles) at high current densities. For the very first time, calculated polarization curves up to 5 A/cm² have been validated by own experimental data. The results show that, the temperature and pressure, water flowrate and thickness of the PTL are the critical parameters for mitigating mass transport limitation. It was found that, for the size of the cells studied (25 cm² active area each), when both cells are operating at the same temperature of 60 °C, alternative design will have a comparable performance to the conventional designed cell even at 5 A/cm² current density when; the operating pressure is ≥ 5 bar, the feed water flowrate is ≥ 0.024l/min∙cm², PTL porosity is 50 %, PTL pore size is ≥ 11 µm and PTL thickness is 0.5 mm. At these operating, design and micro-structural conditions, the predicted difference between the polarizations of both cells will be only ~10 mV at 5 A/cm² operating current density. N2 - Die PEM Wasser Elektrolyse gilt als effiziente Technologie zur Herstellung von sauberem Wasserstoff zur Energiespeicherung. Trotz der vielen Vorteile führen hohe Kosten für die Produktion konventioneller Komponenten und Stacks zu einer nicht konkurrenzfähigen Technologie. Ein alternatives und kostengünstiges Zelldesign wurde vorgestellt, das, verglichen mit einem konventionellen Design, einen Kostenvorteil von bis zu 25 % hervorbringt. Bei diesem alternativen Zelldesign wird die Platte mit Strömungskanälen, die den größten Kostenanteil birgt, durch eine 3-D poröse Struktur (PTL) ersetzt. Bei hohen Stromdichten zeigt aber ein Design ohne Strömungskanäle niedrigere Leistungsdaten, was durch eine gesteigerte Limitierung des Massentransportes erklärt werden kann. Da sich die industrielle und kommerzielle Wasserstoffproduktion in Richtung hoher Stromdichten (> 3 A/cm²) entwickelt, scheint das erforderliche Verständnis von Massentransporteffekten offensichtlich das kosteneffiziente Design gegenüber dem konventionellen Design voran zu treiben. Diese Arbeit versucht den Ursprung von Massentransportlimitierung des kostengünstigen Zelldesigns zu verstehen und zu eliminieren. Um diese Zielvorgabe zu erreichen, wurden 2-D nicht-isotherme, semi-empirische, vollständig gekoppelte Modelle beider Zelldesigns entwickelt und experimentell validiert. Die entwickelten und validierten Modelle wurden als Werkzeug zur Simulation und Vorhersage der am besten geeigneten Betriebs- und Designparameter, sowie Eigenschaften der Mikrostrukur der PTL verwendet. Die hierin entwickelten Modelle basieren auf einem multiphysikalischen Ansatz, worin thermodynamische, elektrische und thermische Effekte sowie Massentransportuntermodelle gekoppelt und gelöst wurden, um sowohl die Zellpolarisation und individuelle Überpotentiale vorherzusagen, als auch Wärme- und Wassermanagement zu adressieren. Das Alleinstellungsmerkmal dieser Arbeit ist jedoch die Entwicklung von semi-empirischen Gleichungen, um die Überpotentiale der Massentransporthemmung, ausgehend von Gasblasen, vorhersagen zu können. Ebenso wurden zum ersten Mal berechnete PEM Wasser Elektrolyse Polarisationskurven bis zu einer Stromdichte von 5 A/cm² mit eigenen Daten validiert. Die Ergebnisse zeigen, dass Temperatur und Druck, sowie Wasserflußrate und Dicke der PTL die kritischen Parameter sind, um Massentransportlimitierung zu vermeiden. Es wurde sogar gezeigt, dass bei der verwendeten Zellgröße (aktive Fläche = 25 cm²) vergleichbare Leistungsdaten bei 60 °C und 5 A/cm² erreicht werden können, sofern der Betriebsdruck 5 bar übersteigt, die Wasserflussrate größer als 0.024 l/min ist, die Porosität der PTL 50 % übersteigt, die Porendurchmesser größer als 11 µm sind und die PTL Dicke bei 0.5 mm liegt. Bei diesen Parametern wurden Unterschiede zwischen den beiden Zelldesigns von etwa 10 mV bei 5 A/cm² vorhergesagt. KW - PEM Electrolysis KW - Porous Transport Layer KW - Mass Transport KW - Modelling KW - Experimental Validation KW - PEM-Elektrolyse KW - Poröse Transportschicht KW - Massentransport KW - Modellierung KW - Experimentelle Validierung KW - Polymer-Elektrolytmembran-Brennstoffzelle KW - Strömungsmechanik KW - Stoffübertragung KW - Kanalströmung Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-46504 ER - TY - JOUR T1 - Anlage 6 zum Amtlichen Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg, 2018,30a (28.11.2018) N2 - Anlage 6: Äquivalenzlisten zur Neufassung der fachspezifischen Prüfungs- und Studienordnung für den Bachelor-Studiengang Maschinenbau (B. Eng.) mit fachhochschulischem Studienprofil vom 26. November 2018 Unter "Weitere Hinweise" finden Sie den Link zum Amtlichen Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg, 2018,H. 30. T3 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg - 2018, H. 30a Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-45599 ER - TY - JOUR T1 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg, 2018,30 (28.11.2018) N2 - Neufassung der fachspezifischen Prüfungs- und Studienordnung für den Bachelor-Studiengang Maschinenbau (B. Eng.) mit fachhochschulischem Studienprofil vom 26. November 2018 (s.a. AMbl 21/2019 und AMbl 23/2021) Unter "Weitere Hinweise" finden Sie den Link zu Anlage 6 des Amtlichen Mitteilungsblatts der BTU Cottbus-Senftenberg. T3 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg - 2018, H. 30 Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-46694 ER -