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Hybride PV-Fassaden sind gleichzeitig solarelektrisch und solarthermisch nutzbar (segmentierter Fassadenzwischenraum als Wandkollektor/Doppelfassade). Die Wechselwirkung zwischen der konstruktiven und anlagentechnischen Einbindung solcher Fassaden in das Gebäude und ihrer energetischen und raumklimabeeinflussenden Wirkung wurde in dieser Arbeit untersucht. Im Feldversuch (Umweltzentrum Cottbus) konnte eine beispielhafte Lösung zur Integration einer derartigen Fassade realisiert (Betriebszustände: freie und motorische Hinterlüftung bzw. geschlossene Fassade) und messtechnisch ausgewertet werden. Ein Modell zur Simulation und Bewertung unabhängiger Systemvarianten wurde auf Grundlage des thermischen Simulationsprogrammes TRNSYS erarbeitet. Damit konnten Aussagen zur Optimierung und zu Anwendungsgrenzen aus raumklimatischer und wirtschaftlicher Sicht getroffen werden.
Dächer haben sich in den vergangenen 30 Jahren von einfachen Schutzschilden zu komplexen Bauteilen entwickelt. Die in diesen Konstruktionen zum Einsatz kommenden diffusionsoffenen Unterspannbahnen müssen einerseits wasserdicht sein, andererseits aber auch ausreichend wasserdampfdurchlässig (diffusionsoffen) sein. In der vorliegenden Arbeit wurde eine umfangreiche natürliche und künstliche Alterung ausgewählter Unterspannbahnen durchgeführt, um das Langzeitverhalten dieser speziellen Materialeigenschaft einstuften zu können. Dabei wurden nach den Alterungsversuchen die wesentlichsten baupraktischen Eigenschaften der Folien durch geeignete Prüfungen bestimmt. Mit diesen konnte für die natürliche Alterung eine Langzeitfunktion gefunden werden, welche eine Abschätzung des Alterungsverhaltens der Unterspannbahnen bereits auf Basis einer 3-monatigen Freibewitterung ermöglicht. Eine künstlich beschleunigte Alterung sollte durch Wärme- und/oder UV-Lagerung erreicht werden. Um den durch die jeweilige Belastung erreichten Alterungszeitraum bestimmen zu können, wurden die Ergebnisse der Prüfungen mit denen der Freibewitterung verglichen.
Stabilität von diskret gestützten, axialbelasteten, dünnwandigen Kreiszylinderschalen aus Stahl
(2005)
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Bemessungsmodells, um die Tragfähigkeit von lokal gestützten, axialbelasteten, kreiszylindrischen, dünnwandigen Stahlsilos mit Lasteinleitungssteifen über den Auflagerpunkten zuverlässig ermitteln zu können. Auf Grund der günstigen Lastabtragung durch die Membrantragwirkung werden Silokonstruktionen häufig aus dünnwandigen Blechen mit kreiszylindrischen Querschnitt hergestellt. Bei diskret gestützten Siloschalen kommt es im Lasteinleitungsbereich zu Spannungskonzentrationen, die das Stabilitätsverhalten der dünnwandigen Schale maßgeblich negativ beeinflussen. In den derzeit gültigen Normen (z. B. DIN 18800, Teil 4) gibt es keine Aussagen über die Bemessung von diskret gelagerten Siloschalen. Die aus den Versuchen an Modellschalen erhaltenen experimentellen Traglasten bilden die Grundlage für die Entwicklung eines numerischen Berechnungsmodells an dem Untersuchungen im erweiterten geometrischen Parameterbereich durchgeführt werden. Die ermittelten Versagenswiderstände bilden die Basis für das entwickelte ingenieurmäßige Bemessungsmodell.
Die thermoelastische Spannungsanalyse hat in den letzten 20 Jahren erhebliche Verbreitung im Bereich der zerstörungsfreien experimentellen Methoden gefunden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Anwendbarkeit des Infrarotmessverfahrens mit Hilfe einer konventionellen Thermokamera zur Beurteilung und Überwachung des Tragverhaltens von typischen Konstruktionsteile im Stahlbau untersucht. Am Anfang werden in kurzen Worten die Grundlagen der thermoelastischen Spannungsanalyse zusammengefasst, die Vor- und Nachteile geschildert. Ein Messverfahren wurde entwickelt, das mit dem am Lehrstuhl für Stahlbau der BTU Cottbus vorhandenen AGEMA System experimentelle Untersuchungen für die thermoelastische Spannungsanalyse ermöglicht. Das Messverfahren wird detailliert beschrieben und die einzelnen Vorgehensschritte erläutert. Durch diese Experimente wurde das Messverfahren bestätigt. Im ersten Schritt sind drei ausgewählte Bauteile (gelochter Zugstab, ausgeklinkter Träger und Blechträger mit sehr schlankem Steg) mit besonderen Rissgefährdung untersucht worden. Im zweiten Schritt wurde das Verfahren bei der Analyse eines komplizierten Konstruktionsdetails eingesetzt. Die Ergebnisse aus Thermovision wurden mit herkömmlichen DMS-Messungen und FEM-Berechnungen verglichen. Anschließend werden die Erfahrungen zusammengefasst und bewertet, und Vorschläge zur Verbesserung und Weiterentwicklung gegeben.
Die Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit präkambrischer Grauwacken aus der Lausitz ist derzeit nur anhand indirekter Kriterien (Dehnungen und Rissbildungen) über eine aufwendige und langwierige Betonprüfung nach Teil 3 der Alkali-Richtlinie des DAfStb möglich. Aufgrund fehlender Kenntnisse zum Reaktionsmechanismus der Grauwacken im alkalischen Milieu von Betonen ist es trotz intensiver Forschung bisher nicht gelungen, eine sichere Beurteilung auch kurzfristig durch direkte Prüfungen am Gesteinskorn selbst vorzunehmen. Im Ergebnis dieser Arbeit wird nunmehr nachgewiesen, dass das aus den Grauwacken im Alkalischen lösliche Aluminium die Schädigungsreaktion des Gesteins im Beton entscheidend steuert, indem es ebenfalls lösliche Kieselsäure über eine alumosilicatische Komplexbildung in nicht quellfähige Reaktionsprodukte einbindet. Somit kann sich ausschließlich die nicht an Aluminium gebundene Kieselsäure („Kieselsäureüberschuss“) in der Lösung über eine Alkalisilicat-Gel-Bildung an der Betonschädigung beteiligen und infolge dessen als direktes chemisches Kriterium einer Alkaliempfindlichkeit herangezogen werden. Diese Theorie wird durch die direkte Gegenüberstellung von Kieselsäureüberschuss und Betondehnung für mehrere Grauwacken verschiedener Steinbrüche der Lausitz bestätigt. Es wird gezeigt, dass eine Einstufung präkambrischer Grauwacken in Alkaliempfindlichkeitsklassen nun erstmals durch eine Prüfung unmittelbar am Korn und zugleich innerhalb von nur 14 Tagen auf der sicheren Seite liegend erfolgen kann.
In dieser Arbeit werden Ergebnisse aus experimentellen Untersuchungen der Luftströmung an einer realisierten hinterlüfteten Doppelfassade beschrieben. So dient ein Teil der SSW- bis WSW- orientierten Außenwandfläche durch seine vorgestellte, transluzente Pfosten-Riegelkonstruktion u. a. als Zuluftkollektor für die Lüftungsanlage des Gebäudes. Neben einer umfangreichen Darstellung und Auswertung der meßtechnisch erfaßten Vorgänge in der Doppelfassade erfolgte eine Quantifizierung des für die Lüftungsanlage des Gebäudes erfaßten Energieeintrages über den Meßzeitraum sowie eine Ausarbeitung zu steuerungs- und regelungstechnischen Lösungsansätzen zur Einbindung der Fassade als Zuluftkollektor in die Anlagentechnik und in das damit verbundene Betriebs- und Nutzungsregime des Gebäudes. Des weiteren wurde der Versuch unternommen, die thermodynamischen Vorgänge im Bereich der Doppelfassade anhand eines Modells zweidimensional analytisch zu erfassen und Modell- und Meßergebnisse zu validieren. Die Modellierung und Simulation erfolgte dabei unter Anwendung der kontinuumsmechanischen Erhaltungssätze (Navier-Stokes Gleichungen). Als Berechnungsmethode zur Lösung der algebraischen Differenzengleichungen wurde das Finite-Volumen-Verfahren angewendet, notwendige Randbedingungsvorgaben wurden aus Feldmeßdaten übernommen.
Die Holz-Beton-Verbundbauweise kam bislang bei Rad- und Fußwegbrücken kaum zum Einsatz. Eine Ursache dafür ist die Tatsache, dass das Trag- und Verformungsverhalten der wenigen für die Übertragung der hohen Schubkräfte zwischen Holz und Beton geeigneten Schubverbindungsmittel bisher nur unzureichend experimentell untersucht wurden und somit dem planenden Ingenieur keine statistisch gesicherten Bruchlasten und Verschiebungsmoduln zur Verfügung stehen. In der vorliegenden Arbeit ist das Trag- und Verformungsverhalten von zwei neu entwickelten Schubverbindungsmitteln, der Polymerbeton- sowie der Konsol-Nocke, mit Hilfe von Bauteilversuchen umfangreich analysiert worden. Auf der Grundlage von Kurzzeit-Scherversuchen wurden für beide Schubverbindungsmittel Nachweisverfahren erarbeitet, die eine Bemessung im Grenzzustand der Tragfähigkeit ermöglichen. Mit Hilfe von Langzeit-Scher- und -Biegeversuchen wurde neben dem zeitabhängigen Verhalten der gesamten Verbundkonstruktion auch das Kriechverhalten der Schubverbindungsmittel experimentell untersucht. Das beobachtete Langzeitverhalten der experimentell untersuchten Verbundträger konnte mit Hilfe eines einfachen numerischen Simulationsprogramms, das im Rahmen der Arbeit entwickelt wurde, hinreichend genau beschrieben werden. Da numerische Verfahren für die praktische Anwendung nur bedingt geeignet sind, wurde ein Näherungsverfahren abgeleitet, mit dem das Langzeitverhalten von Verbundkonstruktionen aus Holz und Beton vorherbestimmt werden kann. Dieses vereinfachte Nachweisverfahren berücksichtigt neben dem unterschiedlichen Kriechverhalten von Holz und Beton erstmalig auch das Schwinden bzw. Quellen dieser Baustoffe sowie das zeitabhängige Verhalten der Schubverbindungsmittel.
In dieser Arbeit werden Ansätze zur Softwareentwicklung auf Objektorientierter Basis im Bereich der Kosten in Hochbauprojekten beschrieben. Die Konzepte der Objektorientierten Technologie zur Softwareentwicklung werden in dieser Arbeit umfassend eingesetzt. Zur Modellierung des Systems wird die Unified Modeling Language (UML) eingesetzt. Die bedeutenden Gesichtspunkte dieser Modellierung sind die Entwicklung des Objektmodells in der Analysephase und deren Verfeinerung in der Entwurfsphase. Dieses Objektmodell bildet die Basis bei der Softwareentwicklung im bereich der Kosten in Hochbauprojekten. Im Rahmen dieser Modellierung werden auch die Aspekte der Soft- und Hardwareverteilung spezifiziert. Ferner werden Konzepte zur Implementierung der Ergebnisse der Modellierung erläutert. Hier wird das Objektmodell des Systems in die Programmiersprache Java übersetzt.
Das Ergebnis der vorliegenden Arbeit sind grafische Bemessungshilfen in Form von Interaktionsdiagrammen für Stahlbetondruckglieder mit zweiachsiger Biegung. Bei der Anwendung der Diagramme wird die bisherige Einschränkung auf den ebenen Fall aufgehoben. Es stellt sich somit der ebene Fall lediglich als Sonderfall des räumlichen Zustandes dar. Grundlage für das verwendete Rechenverfahren nach Theorie II. Ordnung ist eine von der Ebene auf den Raum erweiterte Modellstütze. Diese virtuelle Kragstütze mit gleichen oder unterschiedlichen Ersatzlängen in den beiden Achsrichtungen dient als statisches System, an welchem alle Berechnungen durchgeführt werden. Es zeigte sich, dass die Verwendung der Betonarbeitslinie die ursprünglich nur für die Querschnittsbemessung vorgesehen ist, auch bei Anwendung in der Traglastberechnung zu einer guten Übereinstimmung zwischen rechnerischen und experimentellen Ergebnissen führt. Die Mitwirkung des Betons auf Zug zwischen den Rissen ("Tension-stiffening"-Effekt) sollte beim Tragfähigkeitsnachweis nicht angesetzt werden, da dadurch die Traglasten teilweise erheblich überschätzt werden.
Videokonferenzen gelten als eine populäre Anwendung in modernen Netzwerken. Trotz langjähriger Erfahrungen gehören sie nicht zu den alltäglich genutzten Diensten. Videokonferenzdienste im Internet unterstützen meist offene Konferenzgruppen. Jedoch haben die Mehrzahl der alltäglichen Beratungen einen geschlossenen Charakter. Systeme, die geschlossene Gruppen unterstützen, basieren meist auf spezieller Studiotechnik. Desktop-Systeme lassen nur ein begrenztes Leistungsangebot zu. Besonders beim Aufbau von Mehrteilnehmer-Gruppen ist es schwierig, eine gute Dienstgüte bereitzustellen. Deshalb haben Systeme für geschlossene Gruppen bisher keine breite Anwendung gefunden. Die vorliegende Arbeit untersucht zwei Anätze zur Gestaltungsprinzipien von geschlossenen Mehrteilnehmer-Videokonferenzsystemen. Der Erste untersucht den Aufbau von globalen Konferenzen über den Verbund lokaler Systeme. Der Zweite, ein Peer-to-Peer-Konzept, untersucht die Unterstützung von geschlossenen Gruppen im Internet.
Der Inhalt dieser Arbeit ist anwendungsorientiert. Sie entwickelt theoretische und algorithmische Grundlagen für ein System zur Entscheidungsunterstützung bei der Kundenakquisition im Marketing. Besondere Beachtung finden dabei die zeitliche Simulation des Kundenverhaltens sowie ökonomischer Kenngrößen, 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 berücksichtigt zum einen die Stochastik des Kundenverhaltens und zum anderen die Unschärfe verschiedener Elemente der Kundenakquisition: der Kapazitätsbeschränkung für Akquiseaktionen, des Zieles der Kundenakquisition sowie der Bewertung, welche Aktionen für welche Kunden gut geeignet sind. Bei der Modellierung wird schrittweise vorgegangen: Formalisierung von Marketingstrategien mit Hilfe von Akquiseplänen und einem Wahrscheinlichkeitsraum, mit dem praktisch handhabbare Verfahren zur Simulation des Kundenverhaltens hergeleitet werden; Formulierung des unscharfen stochastischen Optimierungsproblems der optimalen Beschickung von Akquiseplänen; Erweiterung von Akquiseplänen zu dynamischen Akquiseplänen, 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 Lösbarkeit. Als erste große thematische Einheit zur unscharfen Optimierung wird die Lösung des Problems der optimalen Beschickung von Akquiseplänen behandelt. Dabei werden Ansätze der unscharfen linearen Optimierung erweitert. Die Modellierung der Stochastik des Kundenverhaltens führt schließlich zur Erzeugung des deterministischen Äquivalents mit Hilfe von Szenarien. In gleicher Weise wird das scharfe Äquivalent des unscharfen Problems gewonnen. Die Strukturuntersuchung des Optimierungsproblems führt zu einer Erweiterung des Akquiseplan- Modells zum zeitlichen Akquiseplan und zur Beschreibung des Problems als ein Mehrgüterfluss-Problem. Als Lösungsverfahren werden die Mittelwertbildung über die Lösungen von linearen Optimierungsproblemen für unterschiedliche Szenarien sowie ein erweitertes Lagrange-Verfahren, das alle Szenarien zugleich berücksichtigt, 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. Während die bekannten Ansätze 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 führt 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 Lösung des Problemtyps für eine ganze Klasse von t-Normen gültig sind. Die hier entwickelten Modelle und Verfahren können 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 Anwendungsmöglichkeiten der Ergebnisse dieser Arbeit weit über den Bereich des Finanzwesens hinaus. Alle hier entwickelten Verfahren sind in Algorithmen umgesetzt und in höheren Programmiersprachen programmiert worden: die zeitliche Simulation des Kundenverhaltens und ökonomischer Kenngrößen einer Kundenakquise in Maple, die Optimierung der Beschickung von Akquiseplänen 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 Verständnis nötig ist. Der Quellcode der Programme und alle für die Fallbeispiele nötigen Daten sowie ihre Ergebnisse sind über die Homepage des Verfassers zugänglich. Schlüsselwörter stochastische Optimierung, unscharfe Logik, Simulation, dynamische Optimierung, mehrstufige stochastische Entscheidungsprozesse, unscharfe Umgebung, Marketing, Kundenakquisition, Akquisepläne
This Dissertation is a contribution to the design of the Synchronization and Channel Estimation algorithms in Wireless OFDM systems, paying special attention to their implementation. After investigation of the main impairments affecting OFDM in a wireless transmission, the Dissertation obtains solutions for all the blocks forming the so-called Inner Receiver. The IEEE 802.11a standard is taken in this work as a reference, since this is the first standard proposal in which OFDM is applied for wireless LAN with transmission rates of up to 54 Mbps. The low-power feature of our proposals has been demonstrated by designing an Integrated Circuit fully compatible with the IEEE 802.11a specifications. Results show that the power figures expected for our design are very competitive in comparison with the results reported by other research groups and companies working in this field.
The thesis discusses the problems of database development and maintenance, and presents an approach to conceptual tuning realized by conceptual design using the HERM/RADD notation. The RADD design tool has been designed in order to develope HERM specifications graphically. RADD adds semantics and operations to the design, which are not directly annotated on the graphical specification, such as "afunctional" dependencies and SQL operations and procedures. The RADD/raddstar system extends the graphical specification of the database schema with the posibility to specify the operations and with the invocations for transforming the schema, for evaluating transactions, and for optimizing the schema, each of which according the implicite requirements graphically modeled and the explicite requirements specified by means of the conceptual specification language (CSL). CSL is used as command line interface of the RADD/raddstar. The graphical RADD schema as well as the CSL specifications are compiled into terms of the RADD* data model by the system, such that these terms are used for further evaluation actions. The actions performed by the RADD/raddstar (schema transformation, transaction and cost evaluating, schema optimization) are based on rules, that can be developed and modified by the user using the CSL.
The dynamics of an information system (IS) is characterized not only by its computational behavior, but also by its interactive behavior. Interactive dynamics forms an integral part of most information systems. Despite this, an understanding of the interactive nature of an IS is still low. Interaction impacts expressiveness of an IS at such fundamental levels that Wegner [Weg97, Weg99a] came with a contention saying interactive behavior cannot be modeled by Turing Machines (TMs). A TM is considered the foundational model of computation. It models computable functions that map between problem and solution domains. However, a TM models only non-interactive mappings. A mapping between a problem and a solution domain that is interactive in nature can change its direction of computation resulting from intermediate interactions. Based on this contention, Wegner proposes interaction (rather than computation) as the fundamental framework for IS modeling [Weg99]. In this thesis, we address Wegner's contention and the nature of interactive dynamics. An information system is modeled as a collection of semantic processes or Problem Solving Processes (PSPs). If these PSPs are interactive in nature, they are called open systems; and if they are non-interactive, such an IS is called a closed system. Intuitively, open system dynamics are known to be richer than closed system dynamics. We make this distinction precise in this thesis. Interaction is shown to be made up of three properties: computation, persistence of state across computations, and channel sensitivity. Persistence of state and channel sensitivity each contribute to richer behavioral semantics than just computation. This is shown by introducing a concept called the solution space of a semantic process. A solution space is the abstract domain characterized by the process dynamics. Interactive solution spaces are found to be richer than algorithmic solution spaces and also interactive solution spaces require at least a three-valued system of logic for their characterization. The earlier question of interactive behavior as applied to IS design is then revisited. Interactive dynamics of an IS characterize the IS functionality. We call the solution space of interactive IS behavior as its interaction space. The interaction space of an IS is contrasted with the object space of the IS which is concerned with the IS structure and state maintenance dynamics. The interaction space has a degree of autonomy with respect to the object space. This aspect is often not acknowledged in IS design, resulting in the intermixing of structural and functionality concerns. Separating these concerns can avoid certain conflicting problems in IS design, as well as provide better maintainability. We call this the "dual" nature of open systems. Based on this insight we propose an IS design paradigm called dualism, where an IS model is made up of an object schema, characterizing the IS structure and an interaction schema, characterizing the IS functionality. The interaction schema is characterized by a three-valued system of logic, representing a set of obligated (or liveness) behavior, permitted (or possible) behavior and forbidden behavior. The system should perform the obligated behavior to be termed functional; it may perform any of the permitted behavior and it may not perform forbidden behavior. An analysis of the dynamics of any real world system can make these three-valued characteristics apparent. Domain theory is used to propose solution space concept, and deontic logic is used to represent the three modalities of interactive IS behavior.
Diese Arbeit widmet sich der Verifikation nebenläufiger Systeme unter Verwendung von Modelcheckingverfahren. Es wurden Modelcheckingverfahren betrachtet und entwickelt, welche die drei Gebiete: Petrinetze als Modellierungssprache, linear-time temporale Logik zur Spezifikation von Systemeigenschaften und binäre Entscheidungsgraphen zur Repräsentation großer Zustandsmengen verbinden. Bei der Entwicklung von Modelcheckingverfahren wurde darauf geachtet, dass durch die Kombination der einzelnen Gebiete deren Vorteile erhalten bleiben und die sich zwischen den Gebieten ergebendnen Synergien ausgenutzt werden. Den wesentlichen innovativen Teil der Arbeit stellt die Entwicklung eines LTL-Modelcheckingverfahrens dar, welches eine symbolische Repräsentierung der Zustände mit einem on-the-fly Verifikationsverfahren verbindet und dabei eine zeitliche Komplexität der klassischen LTL-Modelcheckingverfahren erreicht.
Die Arbeit stellt ein viskoelastisches Schädigungsmodell für ein hochgefülltes Reaktionsharz vor, das zur Verpackung elektronischer Bauteile eingesetzt wird. Durch Kopplung mit einem isotropen Schädigungsmaß lassen sich aus dem linear viskoelastischen Materialverhalten des Kunststoffs die Materialgleichungen des Schädigungsmodells ableiten. Die Schädigungsparameter werden in dehnungsgesteuerten Zyklusversuchen charakterisiert. Unter Verwendung des Newton-Raphson-Verfahrens kann das abgeleitete Schädigungsmodell numerisch stabil in ein FE-Programm implementiert werden. Zur Untersuchung der Schädigungslokalisation wird für eine geeignete Demonstrator-Geometrie das Schädigungsfeld simuliert und experimentell durch Grauwert-Korrelation nachgewiesen. Durch das Schädigungsmodell lässt sich die Lebensdauer des gefüllten Kunststoffs unter zyklischer Belastung vorhersagen. Durch Übereinstimmung mit dem bekannten Coffin-Manson-Modell kann das vorgestellte Schädigungsmodell verifiziert werden.
In dieser Arbeit werden neue Ansätze zur meßwertbasierten Qualitätssicherung von Softwareprodukten für praxisrelevante Systemgrößen beschrieben. Dies umfaßt Hilfen zur spezifischen Definition von Qualität, Prozesse zur Qualitätssicherung, Werkzeugunterstützung sowie die Identifikation von Problemen bei der Anwendung vieler bisheriger Softwaremaße. Die pragmatische Anwendung der Meßtheorie erlaubt eine Erweiterung in Form eines auf Ähnlichkeiten zwischen Softwareelementen basierenden generischen Distanzmaßes. Dessen unterschiedliche Instanziierungen ermöglichen die automatische, anpaßbare Gruppierung von Elementen, sowie die ausdrucksstarke, ausschließlich durch Meßwerte bestimmte Softwarevisualisierung. Die ebenfalls in dieser Arbeit wiedergegebene empirische Arbeit, in der die Effizienz und Effektivität dieses Ansatzes mehrfach belegt wird, demonstriert die mögliche Bedeutung der meßwertbasierten Qualitätssicherung bei der Analyse großer Systeme.
Einige Effekte von Silizium sind bis heute ungeklärt. Dazu zählt Oxidation von hoch-dotiertem n-Si in Fluor-haltigen Säuren im Dunkeln. Diese Oxidation wurde erstmals systematisch untersucht und zur Grundlage eines Modells für Elektroneninjektion gemacht. Die angenommenen Oberflächenkomplexen erklären den Einsatz der Kennlinien. Weitere Untersuchungen zur Identifizierung des Komplexes sowie seiner energetischen Position bieten sich an. Mit zyklischen Voltammogrammen wurde gezeigt, dass die Vorschubgeschwindigkeit des Potentials entscheidend für die Gestalt der Kennlinien ist. Schon 20mV/s ist für das untersuchte System zu schnell, um einen Gleichgewichtszustand zu erreichen. Dies wird durch die Ausbildung von Hysteresen klar erkennbar. Der initielle Strompuls zeigt eine vielfache Stromdichte gegenüber den bekannten Werten der nachfolgenden Oszillationspulse. Die Wasserstoff-terminierte Grenzfläche wird innerhalb weniger Zehntelsekunden oxidiert und passiviert. Alle nachfolgenden Strompulse können als weniger gut synchronisierte Oxidationen verstanden werden.
Obwohl Markov-Spiele seit fast 50 Jahren ausgiebig untersucht wurden, gibt es noch immer viele Fragen, auf die noch keine befriedigende Antwort gefunden werden konnte. Besonders trifft dies auf Spiele mit überabzählbaren Zustands- und Aktionenräumen zu. In der vorliegenden Dissertation werden zwei Klassen solcher Spiele behandelt. Dabei wird das Kriterium des maximalen Durchschnittsgewinns zugrunde gelegt. Zunächst werden Nullsummen-Spiele unter einer gewissen Ergodizitätsbedingung untersucht. Eine Beschränktheit der Gewinnfunktionen wird nicht vorausgesetzt. Es wird die Existenz von Lösungen der Optimalitätsgleichung, des Wertes des Spieles und ε-optimaler stationärer Strategien gezeigt. Die dabei verwendete Beweisidee ist einfacher als vergleichbare Beweise in der Literatur. Außerdem werden Nicht-Nullsummen-Spiele mit SER-SIT-Struktur behandelt. Die Aussagen zur Existenz stationärer Nash-Equilibria verallgemeinern entsprechende Ergebnisse für Spiele mit endlichen Zustands- und Aktionenräumen. Es werden hinreichende Bedingungen für die Existenz von stationären Nash-Gleichgewichtspunkten für alle Anfangszustände angegeben. Weiterhin wird ein Mehrlagermodell als Anwendung der Ergebnisse über Spiele mit SER-SIT-Struktur untersucht, für das sich unter relativ schwachen Bedingungen die Existenz von Gleichgewichtsstrategien für alle Spieler ergibt. Diese Strategien besitzen eine (S,S)-Struktur. Durch Anwendung dieser Resultate gelingt es, Ergebnisse aus der Literatur für ein statisches Spiel mit austauschbarem Bedarf auf den dynamischen Fall zu verallgemeinern.
Wachstumsphänomene und Stickstoffdotierung bei der Sublimationszüchtung von 6H-Siliciumcarbid
(2001)
Die Keimoberfläche ist durch das Vorhandensein einer Störschicht charakterisiert, die durch die mechanische Kristallbearbeitung hervorgerufen wird. Diese Schicht kann die Ursache für zusätzliche Defekte sein. Die Untersuchungen der Oberflächenmorphologie zeigen, daß ein Überschuß an Silicium im Quellmaterial notwendig ist, um ein defektfreies Wachstum in den ersten Stadien zu ermöglichen. Sowohl ein Oxidationsschritt vor dem Wachstum als auch die Anwendung von fehlorientierten Keimen führten nicht zum gewünschten Stufenfluß. Im Konzentrationsbereich von 1x10^18 <= c_N (cm^-3) <= 3x10^19 wurden 6H-SiC-Einkristalle gezüchtet, sowohl auf (0001)- als auch (000-1)-Keimen. Der Einbau von Stickstoff bewirkt das Absinken der Wachstumsgeschwindigkeit, was mit dem ''site-competition''-Modell erklärt werden kann. Die Sättigung der Stickstoffkonzentration im Kristall in Abhängigkeit vom N_2/Ar-Verhältnis konnte durch eine Langmuir-Isotherme beschrieben werden. Die Polarität der Keimoberfläche beeinflußt den Stickstoffeinbau. Die Stickstoffkonzentration im gewachsenen Kristall ist auf der C-terminierten Fläche ca. doppelt so hoch wie auf der Si-terminierten. Es wurde gezeigt, daß die Oberflächenmorphologie zusätzlich zur Keimpolarität den Stickstoffeinbau beeinflußt.
This work focusses on applications of classical probability theory, especially point process theory, to quantum stochastics. We consider a class of quantum Markov chains in the sense of ACCARDI on the basis of beam splitters and generalized splitting procedures. Time evolutions of boson systems described by these procedures are constructed. Furthermore, the following questions are discussed: Which initial states allow an explicit description of later states, especially of the corresponding position distribution? Which states are invariant under the considered dynamics? For which initial states one obtains convergence to an invariant state? The considered boson systems are described using a representation of the symmetric Fock space as £2-space with a not necessarily atomless measure. So, the case of bosons on a lattice is also included.
Die zunehmende Globalisierung der Märkte und der damit zusammenhängende steigende Wettbewerbsdruck stellen immer höhere Anforderungen an die teilnehmenden Unternehmen und deren Entscheider. Durch die Einführung flacher Hierarchien wird sukzessive mehr Verantwortung auf den einzelnen Mitarbeiter delegiert. Dies führt insbesondere auf der operativen Ebene zu einem überproportionalen Anstieg der Komplexität einzelner Aufgabenbereiche. Die vorliegende Dissertation beschreibt die Entwicklung eines Systems zur Unterstützung des Endanwenders in komplexen Entscheidungssituationen. Aus der jeweiligen Anwendungsdomain werden als stabil erachtete Varianten (Prozesse, SQL-Statements und Programme) als Komponenten im Sinne von Componentware modelliert und dem Anwender mit robusten Verknüpfungsmechanismen zur Verfügung gestellt. Hieraus kann sich der Anwender (neue) Lösungsstrategien zusammenstellen und mittels einer systemseitig gesteuerten Benutzerführung bearbeiten. Die flexible Ausnahmebehandlung (bei Exceptions) wird durch die Verwendung der Componentware-Konzepte und über die mögliche Verknüpfung / Adaption der Komponenten durch den Anwender zur Laufzeit gewährleistet.
We consider semiconductor devices at very low temperatures, composed of a mesoscopic quantum structure (QS) constituting the active region contacted by ideal probes with infinite conductivity. The coherent transport through the QS is described in the Landauer-Büttiker formalism. We perform self-consistent calculations for the electron density in the QS. We present a capacitance model that takes into account the openness of the QS and the existence of finite contacts embedding the system. For single-barrier tunnelling structures, we present the implicit connection between the capacitance and the conductance. For a field induced two-dimensional electron gas in a special GaAs/AlxGa1-xAs heterostructure we present a detailed analysis of the coupling to the contact reservoir. Excellent quantitative agreement in the C-V characteristic is obtained. It is also analized the conductivity of systems with confinement in more dimensions.
We analyze here some electron properties and lattice dynamics in semiconductor heterostructures, pointing out the dramatic changes relative to the bulk properties due to the existence of the interfaces in these systems. The first part of the study is devoted to the electron scattering phenomena in noninteracting open systems and to the transport properties described in the Landauer-Büttiker formalism. We develop a resonant theory of transport and apply it first to the conductance through a quantum dot embedded in a quantum wire and second to the capacitance of a two dimensional electron gas formed in a MIS-type semiconductor heterostructure. In the second part of the study we illustrate the four major new features of the optical phonon spectra in a strained semiconductor heterostructure in contrast to an unstrained one. The results are particularized for double heterostructures InP/GaAs/InP grown on the faces (001) and (111) of the substrate.
Mit Hilfe einer Evolutionsgleichung für die Filmdicke, welche vor kurzem aus der diffusen Grenzflächentheorie und der Näherung langer Wellenlängen abgeleitet wurde [L. M. Pismen und Y. Pomeau, Phys. Rev. E 62, 2480 (2000)], werden die Entnetzungseigenschaften dünner Filme (d < 100nm) auf einem festen Substrat untersucht. Das Diffuse-Grenzflächen-Modell erlaubt es ein Phasendiagramm für stabile und instabile Schichtdickenbereiche sowie für Tropfen- und Lochbereiche zu berechnen. Die zweidimensionale Betrachtung der Dünnfilmgleichung führt zu einer Unterteilung des linear instabilen Schichtdickenbereichs in einen nukleations- und in einen instabilitätsdominierten Bereich. Im Fall einer gekippten Unterlage werden stationäre Lösungsfamilien der zweidimensionalen Gleichung für periodische Randbedingungen bestimmt. Für große Periodenlänge finden sich universelle Lösungen (flache Tropfen), deren Eigenschaften nicht von der mittleren Schichtdicke abhängen. Für größere Neigungswinkel tritt ein weiterer stabiler Lösungszweig auf, welcher einen dynamischen Entnetzungsübergang mit Hysterese erlaubt.
Die Daten von Realwelt-Objekten können in mehreren Datenbanken enthalten sein, ohne daß ein globaler und konsistenter Identifizierer existiert. Wie läßt sich herausfinden, welche der Daten sich auf dieselben Realwelt-Objekte beziehen? Das hier dargestellte allgemeine Modell für die Objektidentifizierung besteht aus den Schritten Konversion, Vergleich und Klassifikation. Es umfaßt zudem: (1) Identifizierungskonzepte, (2) die Softwarearchitektur, (3) Charakteristika der Datenqualität, (4) eine Vorauswahlmethode, die die Effizienz für große Datenbanken sicherstellt (unter Verwendung von Indexstrukturen) und (5) eine Spezifikation für die Evaluation von Verfahren, einschließlich Stichprobenziehung und Qualitätskriterien. Wir bewerteten verschiedene Verfahren mit Wohnungs-, Adreß- und Bibliotheksdaten. Wesentliche Ergebnisse sind, daß die Skalierbarkeit ausschließlich durch die verwandte Vorauswahlmethode und deren Umsetzung bestimmt ist sowie daß das Entscheidungsbaumverfahren eine höhere Korrektheit erreichte und robuster war als Record Linkage.
Als Modellsystem für gleichrichtende Heterokontakte von Dünnschichtsolarzellen wurden polykristalline ZnO-Filme auf Si mittels Magnetron-Sputtern und metallorganischer Gasstrahldeposition (MOCBD) abgeschieden. Mit Photoelektronenspektroskopie wurden bis zu 3 chemische Grenzflächenkomponenten gefunden: SiOx, eine Willemit-artige Mischphase und reduziertes Zn0. Letzteres kann über die Sputterparameter Bias-Potenzial und O2-Partialdruck kontrolliert werden. Mit MOCBD wurden auf Si(111):H abrupte Heterokontakte präpariert. Ferner tritt an Korngrenzen und der Oberfläche Hydroxid auf. Dies kann durch Heizen entfernt werden. Während der Messungen traten energetische Verschiebungen der Spektren auf, die die Auswertung der Grenzflächenenergetik stören. Zur Erklärung wurde folgendes Modell entwickelt: In einem schnellen Oberflächenprozess findet Photolyse von Hydroxid statt, wodurch H2O oder mobile OH-Gruppen gebildet werden, die Sauerstoffvakanzen ausheilen und so die n-Dotierung vermindern. In einem langsameren Volumenprozess wird durch Photolyse von ZnO die n-Dotierung erhöht.
This work deals with static and dynamic properties of thin one- and two-layer liquid films. Regarding one-layer films, we study large scale surface deformations of a liquid film unstable due to the Marangoni effect caused by external heating on a smooth and solid substrate. To prevent rupture, a repelling disjoining pressure is included which accounts for the stabilization of a thin precursor film and so prevents the occurrence of completely dry regions. Linear stability analysis, nonlinear stationary solutions, as well as three-dimensional time dependent numerical solutions for horizontal and inclined substrates reveal a rich scenario of possible structures for several realistic liquid parameters. We also propose two methods to control the structuring of unstable thin films of soft matter. The first one is a non-contact method, where an external disturbance can be used to move a single drop, front or hole in a certain direction. The principle is illustrated by incorporating a sonic disturbance in a thin film equation to study the evolution of ultrathin films unstable due to their wetting properties. The second one is based on inhomogeneous templating of the substrate. Here we study the influence of periodic modulation on coarsening in the long time limit. Finally, the fully nonlinear evolution of a 3D system is presented by numerical integration. Further on, we consider a thin film consisting of two layers of immiscible liquids on a solid horizontal (heated) substrate. Both, the free liquid-liquid and the liquid-gas interface of such a bilayer liquid film may be unstable due to effective molecular interactions relevant for ultrathin layers below 100 nm thickness, or due to temperature-gradient caused Marangoni flows in the heated case. Using a long wave approximation we derive coupled evolution equations for the interface profiles for the general non-isothermal situation allowing for slip at the substrate. Linear and nonlinear analyses of the short- and long-time film evolution are performed for isothermal ultrathin layers taking into account destabilizing long-range and stabilizing short-range molecular interactions. It is shown that the initial instability can be of a varicose, zigzag or mixed type. However, in the nonlinear stage of the evolution the mode type and therefore the pattern morphology can change via switching between two different branches of stationary solutions or via coarsening along a single branch.
Mit Hilfe magnetoakustischer Messmethoden wurde im Rahmen dieser Arbeit die Flusslinienverankerung im System des Hochtemperatursupraleiters YBCO untersucht. Die theoretischen Grundlagen lassen sich dabei, aufbauend auf das TAFF-Modell, mit Hilfe der Pankert'schen Theorie beschreiben. Durch die vielfältigen Orientierungsmöglichkeiten zwischen der Schallwelle, Magnetfeld und der kristallographischen c-Achse lassen sich mit Hilfe der Ultraschallmethode die anisotropen Eigenschaften des Flussliniengitters untersuchen. Das Ziel der Messungen war den Depinning-Übergang (oder Irreversibilitäts-Übergang) zu untersuchen. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass für Temperaturen größer als Tdep(B) eine feste Verankerung der Flusslinien im supraleitenden Material nicht mehr möglich ist. Der daraus bestimmbaren Aktivierungsenergie der Flusslinienbewegung kommt eine besondere Bedeutung zu, da sie die Stromtragfähigkeit des supraleitenden Materials bestimmt. Es wurden Messreihen an Kristallen durchgeführt die eine unterschiedliche Zusammensetzung hatten, um die Auswirkungen auf das Pinningverhalten zu studieren.
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines neuen Strömungs-Simulators. Dabei werden die instationären Navier-Stokes-Gleichungen im inkompressiblen Fall und ohne Energie-Gleichung betrachtet und numerisch in zwei und drei Dimensionen gelöst. Die Frage der Wahl der numerischen Methoden stellt sich zwischen Finite-Volumen- (FVM) und Finite-Elemente-Methode (FEM), die im zweidimensionalen Fall für Delaunay-Triangulierungen und Raumdiskretisierungen niedriger Ordnung verglichen werden. Der Strömungs-Simulator wird nach Prinzipien der generativen Programmierung entwickelt. Sämtliche Daten werden auf statische (vor der Kompilierung bekannte) und dynamische (erst in der Laufzeit bekannte) Daten verteilt. Demzufolge wird ein Simulator in der Kompilierungszeit aus elementaren, wiederverwendbaren Software-Komponenten zusammengestellt. Darüber hinaus werden einige Teilberechnungen mit statischen Daten in der Kompilierungszeit durchgeführt. Damit erreicht man eine hohe Effizienz bezüglich CPU-Zeit und Speicher-Verbrauch. Diese neue Software wurde in der Programmiersprache C++ mit Template-Metaprogrammierung implementiert und wird als Generative Simulation Solver (GSS) bezeichnet.
Diese Arbeit untersucht Methoden der Ordnungsreduktion schwach nichtlinearer Finite-Elemente und Finite-Differenzen Systeme. Die Nichtlinearitäten werden in einheitlicher Weise mittels einer Taylor Reihenentwicklung parametrisiert. Diese Darstellung dient als Normalform, auf der die Methoden der Ordnungsreduktion operieren. Die Modelle hoher Ordnung werden mittels projektionsbasierter Verfahren auf Systeme mit nur noch wenigen Freiheitsgraden reduziert. Diese Verfahren beruhen auf Krylov-Unterraum Methoden (Arnoldi-Verfahren) und Methoden der Zustandsauswahl (Guyan-Verfahren) für den linearen Fall. Darüberhinaus werden zwei weitere Methoden der nichtlinearen Ordnungsreduktion vorgestellt, das Verfahren der adiabatischen Elimination schnell relaxierender Variablen und das Verfahren der nichtlinearen Frequenzgangsanpassung. Die Eignung der projektiven Reduktionsmethoden wird anhand von akademischen und industrierelevanten Beispielen demonstriert
In dieser Arbeit wird das Verhalten zweier nichtmischbarer überlagerter Fluide (Gase und/oder Flüssigkeiten) untersucht, welche durch horizontale Platten vertikal beschränkt sind. Die betrachteten Effekte beschränken sich im Wesentlichen auf den Einfluss von Gravitations- und Oberflächenspannungseffekten. Dabei werden neben analytischen hauptsächlich numerische Untersuchungen über das Instabilitätsverhalten der Grenzfläche und die resultierende Strukturbildung durchgeführt. Ausgangspunkt sind die inkompressiblen Navier-Stokes-Gleichungen, die Wärmeleitgleichungen und die Kontiniuitätsgleichungen beider Fluidschichten. Die Komplexität dieser Gleichungen erfordert bestimmte Näherungen und deshalb werden zwei Grenzfälle untersucht. Als erste Näherung wird eine undeformierbare Grenzfläche angesetzt. In dieser Näherung wird zum einen die, nur in Mehrschichtsystemen auftretende, Antikonvektion untersucht. Neben analytischen Resultaten in vertikal unendlich ausgedehnten Systemen, werden zum ersten Mal 3D-Simulationen der vollen nichtlinearen Gleichungen gezeigt. Zum anderen wird ein einfaches einseitiges Modell zur Konvektion unter Verdampfung abgeleitet, welches eine Erweiterung des "Pearson"-Modells darstellt, und die resultierende Strukturbildung gezeigt. Eine deformierbare Grenzfläche bei ausschließlicher Untersuchung von langwelligen Instabilitäten führt zur zweiten Näherung: die Schmiermittelnäherung. Nach der Herleitung der Evolutionsgleichung der Grenzfläche werden ihre grundlegenden Eigenschaften diskutiert. Die numerische Integration zeigt die typische Tropfen/Loch-Bildung dieser Systeme.
Der Physiker und Philosoph C. F. v. Weizsäcker (* 1912) hat eine philosophische Verbindung zwischen Erkenntnis-/Bewusstseinstheorie und Quantentheorie hergestellt. Seine These: diese Theorie sei in Wirklichkeit nicht auf den Bereich der Physik beschränkt, sondern eine allgemeine Theorie über Objekte bzw. über Eigenschaften von Objekten und deren zeitlichem Wandel. Die Dissertation untersucht die sich daraus ergebenden Konsequenzen für die Struktur einer möglichen Theorie des Menschen, einer wissenschaftlich-philosophischen Anthropologie. Nach einführenden Kapiteln über anthropologische Aspekte in der Geschichte der Philosophie, methodische Betrachtungen und zur intellektuellen Biographie Weizsäckers wird die Frage im Blick auf einen Strukturierungsvorschlag dieses Philosophen behandelt. Dieser wird in der Arbeit strikter gefasst und als hermeneutische „Quaternio-Struktur“ identifiziert, dann – z. T. nach Angaben Weizsäckers – ergänzt und auf die Tragfähigkeit für ein abstraktes Strukturgerüst zu einer Anthropologie „abgeklopft“.
In this thesis a novel Globally Asynchronous Locally Synchronous (GALS) technique applicable to wireless communication systems and generally to datapath architectures is presented. The proposed concept is intended for point-to-point communication with very intensive but bursty data transfer. This concept is based on a request-driven operation of locally synchronous modules. The key idea is that a module can use the input request signal as its clock while receiving a burst of data. The developed GALS technique is applied to the design of an IEEE 802.11a compliant baseband processor with the aim to alleviate the problems of system integration, power consumption and electro-magnetic interference. The GALS design was compared with a synchronous version of the baseband processor. In our experimental setup we have measured a 1% reduction in dynamic power consumption, 30% reduction in instantaneous supply voltage variations, and 5 dB reduction in spectral noise.
This thesis comprises the development, accuracy testing and application of the so-called nanoDAC method (nano Deformation Analysis by Correlation). The method combines scanning probe microcopy (SPM) images and digital image correlation (DIC) to derive an in-situ deformation measurement technique. The results are full-field 2D displacement fields with nanometer resolution. The method can be performed on bulk materials, thin films, and on microelectronic components. A thermosetting polymer material typically applied in microelectronics systems serves as an example to emphasize the capability of the method. Crack tip opening fields of a compact tension (CT) specimen are experimentally determined by means of nanoDAC and the obtained fields act as the basis for the extraction of the stress intensity factor as a fracture mechanical property. In addition finite element analyses are carried out and an adaptation strategy between experimental and numerical results is developed.
Die Temperaturvariable Ellipsometrie (VTE) ist eine neue Methode zur thermophysikalischen Charakterisierung von transparenten Polymeren in dünner Schicht (50 nm bis 2 mikrom). Die wesentlichen Fehlereinflüsse werden aufgezeigt und quantifiziert, wobei der Genauigkeit der Bestimmung der optischen Eigenschaften des Substrates der größte Einfluss zukommt. Der Anwendungsbereich der Methode wird erforscht und es werden viele Beispiele gezeigt. Mögliche Anwendungen sind neben der Bestimmung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der Glasübergangstemperatur die Untersuchung aller Prozesse, die mit einer Masseänderung der Schicht verbunden sind (z.B. Abdampfen niedermolekularer Komponenten, Wassergehalt der Schicht, thermisches Abbauverhalten).
In this work, modular subspaces corresponding to the ordinary deformation functor as well as the functor of deformations with section of a singularity. After developing the necessary facts from deformation theory and the techniques of cotangent cohomology, several criteria for modularity are given, in terms of relative cotangent cohomology modules. Based on these theoretical results, an algorithm is explained to obtain the modular stratum of an isolated singularity up to a given order. As applications, the modular strata of isolated hypersurface singularities of small modality are determined and several examples - mainly of (semi-)quasihomogeneous singularities - are presented which exhibit interesting and surprising phenomena.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Beitrag zum Verständnis mikroskopischer Prozesse zu leisten welche an der Laser-Ablation dielektrischer Kristalle mit ultrakurzen Laserpulsen beteiligt sind. Die von den Targets emittierten elektrisch geladenen Partikel werden mit einem Flugzeitmassenspektrometer nachgewiesen, und die resultierende Morphologie der Targetoberfläche wird ex-situ mit Methoden der optischen Mikroskopie bzw. der Raster-Elektronenmikroskopie charakterisiert. Die Absorption der Laserstrahlung führt zu Multiphotonen-Ionisationsprozessen, so dass es zu einer Coulomb-Explosion der Oberfläche kommt. Bei hohen Laserintensitäten gibt es außerdem thermische Beiträge zu Ablation (Phasen-Explosion). Für die resonante Unterstützung der Photoelektronenemission sind materialabhängige Oberflächenzustände (z. Bsp. F-Zentren) wichtig. An BaF2 (111) Oberflächen wird ein „Layer-by-Layer“ Abtrag beobachtet. Die Partikelemission hinterlässt eine instabile Oberfläche, deshalb kann es im Ablationskrater zur Ausbreitung von Oberflächenwellen und der Bildung von Ripples durch selbst-organisierte Prozesse kommen.
The thesis discusses a fundamental question of reconstruction on the Si(100) surface as well as three material combinations, which are important for perspective microelectronics technologies: Si/Pr2O3/Si(100), W/WNx/poly-Si/SiO2/Si(100), and CoSix/Si(100). A refined mixed ad-dimer model is developed for the Si(100)-c(4´4) reconstruction on the basis of scanning tunnelling microscopy investigations. A thermal stability of Pr2O3/Si(100) and Si/Pr2O3/Si(100) structures is studied with ion sputtering assisted Auger electron spectroscopy. The latter technique is also applied for precise determination of O and N content in the new W/WNx/poly-Si/SiO2/Si(100) structure, and to study the preferential sputtering of Si in CoSi2, CoSi, and Co2Si phases on Si(100) surface. The WSix/poly-Si/SiO2/Si(100) system, which was previously used in microelectronics, is studied for comparison. The preferential sputtering of Si in WSix is shown to be qualitatively similar as in the CoSix case.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand in der Entwicklung eines schnellanalytischen Verfahrens zur Bestimmung aromatischer Spurenstoffe in Wasserproben. Das Verfahren basiert auf der Kopplung der Festphasenmikroextraktion (SPME) mit der Lasermassenspektrometrie (LAMS). Für die Probenanreicherung wurde ein vollautomatisiertes Verfahren in Form der „in-tube SPME“ entwickelt. Nach der Anreicherung werden die Analyten gaschromatographisch getrennt und in einem kommerziellen Ionenfallen - Massenspektrometer nachgewiesen, dass für die Laserionisation modifiziert wurde. Relevante Verfahrensparameter (Sensitivität, Linearität, Reproduzierbarkeit…) wurden für Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) überprüft. Die in der Wasseranalytik geforderten Nachweisgrenzen zur Untersuchung von polyzyklischen Aromaten werden mit der vollautomatisierten, analytischen Technik problemlos erreicht. Die Zeitdauer für eine Analyse ist dabei gering. Bei einer Anreicherungszeit von nur 30 min wurden PAK’s bis zu einer Konzentration von 1 ng/l nachgewiesen. Die Ergebnisse der Untersuchung von Umweltproben zeigen, dass mit der entwickelten instrumentellen Technik ein schnellanalytische Methode zur Verfügung steht, die sowohl im Labor, als auch im Feld zur spurenanalytischen Bestimmung von Aromaten in Wasserproben eingesetzt werden kann.
Die Reaktion von Cyanatestermonomeren läuft in einem typischen Stufenwachstumsprozess ab. Die entstandenen Netzwerkpolymere werden aufgrund ihrer Eigenschaften, wie hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Glastemperaturen, gute Adhäsion sowie niedrige Dielektrizitätskonstanten, als Laminate, Klebstoffe, Verbundwerkstoffe und in der Elektroindustrie eingesetzt. Strukturelle und chemische Modifikationen können durch Verwendung von Comonomeren, z.B. mono- und polyfunktionellen Phenolen, erzielt werden. Bei der Polymerisation von mono- und difunktionellen Cyanaten werden in dieser Arbeit Thiophenol, 1-Dodecanthiol und Benzylalkohol als Comonomere eingesetzt. Die Analyse der Molekülstrukturen und der Polymerverteilungen der Reaktionsprodukte erfolgte mittels Massenspektrometrie (MALDI-TOF-MS) und Hochleistungflüssigchromatographie (HPLC). Abschließend wurden Aktivierungsenergien verschiedener Cyanat/Comonomer-Mischungen bestimmt.
Prüfungs- und Studienordnung für den Bachelor-Studiengang Bauingenieurwesen vom 5. April 2004 (Ersetzt durch AMbl 7/2014)
Prüfungs- und Studienordnung für den Master-Studiengang Civil Engineering vom 11. Januar 2005 (Ersetzt durch AMbl 7/2014)
Prüfungs- und Studienordnung für den Master-Studiengang Structural Engineering vom 11. Januar 2005 (Ersetzt durch AMbl 7/2014)
Filmkühlung in Gebieten mit verzögerter Hauptströmung und in Bereichen lokaler Strömungsablösung
(2004)
Turbinenschaufeln neuzeitiger Gasturbinen sind in den ersten Stufen in hohem Maße Filmgekühlt, um den sehr hohen Turbineneintrittstemperaturen zu widerstehen. Gleichzeitig gehen die Bestrebungen dahin, in der einzelnen Stufe mit einer möglichst geringen Anzahl von Turbinenschaufeln die Arbeitsumsetzung zu erhöhen. Infolge dieser Optimierung ergeben sich an der Turbinenschaufeloberfläche zunehmend Gebiete mit verzögerter Hauptströmung, welche mittels Filmkühlung zu kühlen sind. Weiterhin steigt die Gefahr der Strömungsablösung am Turbinenschaufelprofil, deren Interaktion mit der notwendigen Filmkühlung zu klären ist. Zu klären ist, inwiefern die Bauteilkühlung bei lokaler Strömungsablösung mit der Filmkühlung beherrschbar ist. Ziel dieser Arbeit ist die grundlegende Untersuchung und Bewertung der Filmkühlung in Gebieten mit verzögerter Hauptströmung und der Filmkühlung in Bereichen mit lokaler Strömungsablösung. Die Untersuchungen werden für die Filmkühlung aus einer Reihe von Kühlluftbohrungen durchgeführt. Diesbezüglich sind sie im typisch Reynoldszahlbereich der Turbinenschaufeln neuzeitiger Gasturbinen dimensioniert. Da bei der Filmkühlung durch den Kühlluftstrahl, der in die heiße Hauptströmung eintritt, eine stark anisotrope Turbulenzstruktur zu erwarten ist, werden diese grundlegenden Untersuchungen experimentell durchgeführt. Die Versuchsergebnisse können sodann zur Validierung numerischer Strömungslöser herangezogen werden, auch wenn diese die Turbulenz isotrop simulieren. Mit dem Ammoniak-Diazo-Verfahren mit Online-Kalibrierung wird ein hochauflösendes flächiges Messverfahren zur Bestimmung der adiabaten Filmkühleffektivität weiterentwickelt und vorgestellt. Sehr detaillierte Untersuchungen der adiabaten Filmkühleffektivität werden zur Filmkühlung bei verzögerter Hauptströmung und bei lokaler Strömungsablösung wiedergegeben. Ergänzt werden diese Untersuchungen durch umfangreiche Strömungsfelduntersuchungen mit der 2D- und 3D Laser Particle Image Velocimetry (PIV) und der Hitzdrahtanemometrie. Für die finanzielle Unterstützung zum Aufbau und zur Durchführung der Forschungstätigkeit an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus danke ich dem Land Brandenburg und der Bundesrepublik Deutschland sowie den Firmen Rolls-Royce Deutschland Ltd., MTU Aero Engines GmbH, Siemens AG und Alstom Schweiz AG (ehemals ABB Kraftwerke).
Ghana is far from attaining energy security status. The energy mix in Ghana comprises; traditional biomass (66.7%), crude oil/petroleum products (26.2%), and electricity (7.1%) mainly from large hydro plants. The existing energy insecurity dilemma, where demand for energy services is desperately needed for sustainable development leaves Ghana with no other option than to exploit its renewable energy resources. The study seeks to address three main research questions namely: (a) Are Renewable Energy Technologies (RETs) technically and economically viable in Ghana?; (b) Can RE projects be self sustained in Ghana without continual external support?; (c) Can RETs be used as an engine for local development? Both qualitative and quantitative methods were employed in analyzing the issues raised. The four main RE resources identified in Ghana are biomass, solar, small hydro and wind energy. Detailed case study analysis for each resource was done for identification of technically and economically viable options. The study concludes with a strategy on the where, what, why and how to implement viable RE projects in Ghana and a ‘best policy’ recommendation for successful market diffusion of RETs. It proposes that RETs must be provided in forms that match the basic and economic self-reliance needs of the people and generated electricity should be tied directly to viable end-use activities.
In dieser Arbeit wird das Spannungs- und Dehnungsverhalten poröser Materialien infolge von gleichzeitig auftretenden gekoppelten Temperatur- und Feuchtefeldern untersucht. Es wird gezeigt, dass feuchtebelastete poröse Materialien im Gegensatz zu temperaturbelasteten prinzipiell fast immer (mit Ausnahme des Zustandes der Feuchtegleichverteilung) Eigenspannungen aufweisen. Die Ursache ist der nichtlineare Zusammenhang des hygrischen Ausdehnungskoeffizienten mit der Materialfeuchte. Auf der Grundlage von laborativen Messungen von Materialkennwerten, insbesondere des hygrischen Ausdehnungskoeffizienten, werden am Beispiel transparent gedämmter Wände unter natürlichen Klimarandbedingungen die hygrisch und thermisch induzierten zweidimensionalen Dehnungs- und Spannungszustände mit analytischen und FE-Methoden berechnet und anschließend an Versuchsaufbauten durch Messungen verifiziert.
Color sequencing
(2004)
In this dissertation, we present several solution approaches for the color change minimization problem that arises in the paint shop of an automobile plant. We give NP-completeness results for an abstract formulation of this problem and show that it is APX-hard, even in a restricted form. For this form, we establish a connection to binary matroids. When solving the color change minimization problem with the help of a line storage system, we present dynamic programs that use algorithms from computational biology, among others. Finally, we look into the color change minimization problem within the overall production process of an automobile plant. We describe an algorithm that sequences a daily production and that has been successfully developed with and implemented in the Ford Motor Company (Europe).
Diese Arbeit behandelt einen Ansatz zur Verifikation verteilter Systeme. Zur Beschreibung des Verhaltens solcher Systeme verwenden wir die sog. Semiwörter, die eine spezielle Form von pomsets darstellen, sowie Mazurkiewiczspuren. Wir weisen nach, daß jedes nebenläufige System (d. h. ein System, für dessen Aktionen eine Unabhängigkeitsrelation angegeben werden kann) als verteiltes System aufgefaßt werden kann. Wir beschreiben eine endliche Repräsentation des Verhaltens nebenläufiger und verteilter Systeme, die auf dem Begriff des Prozeßautomaten beruht, und geben Algorithmen zur Konstruktion derartiger Prozeßautomaten an. Schließlich definieren wir die verteilte, agentenbasierte temporale Logik DCTL. Die Beschreibung eines Modelcheckers für diese Logik, der auf Prozeßautomaten operiert, schließt die Arbeit ab.
In dieser Arbeit werden Entwurf und Implementierung eines Systems zur automatisierten Erstellung wissensvermittelnder Dokumente für das World Wide Web beschrieben. Grundidee des zugrundeliegenden Ansatzes ist die dynamische Generierung von Dokumenten auf Basis existierender Fragmente wie z.B. Texten, Grafiken, Videosequenzen, etc. Diese Basisbausteine werden als Medienobjekte bezeichnet. Medienobjekte werden in einem ersten Schritt über einen sog. Abhängigkeitsgraphen zueinander in Beziehung gesetzt. Anschließend werden die bezüglich gegebener Nutzervorgaben (Lernziele, Vorwissen, Dokumentstruktur, etc.) bestgeeigneten Medienobjekte ausgewählt und strukturiert. Durch Zusammenfassung benachbarter Objekte entstehen Seiten und Kapitel, die dem Nutzer als Hierarchie von HTML-Dateien zugänglich gemacht werden können. Die einzigen beiden vom Autor des Dokuments manuell durchzuführenden Aufgaben sind die Beschreibung von Medienobjekten durch Meta-Informationen und die abstrakte Spezifikation des zu erzeugenden Dokuments über vordefinierte Nutzungsszenarien. Dieses im Rahmen der vorliegenden Dissertation entwickelte Verfahren wird als Bottom-Up Generierung bezeichnet, da ausgehend von existierenden Medienobjekten zuerst eine Medienobjektstruktur, anschließend eine Seitenstruktur und erst zum Schluß die logische Kapitelstruktur berechnet wird. Die im Gegensatz hierzu stehenden, weit verbreiteten Top-Down Verfahren gehen genau umgekehrt vor: Hier wird anhand einer festen Struktur (z.B. einem konzeptuellen oder einem semantischen Netz) zuerst eine Kapitelstruktur festgelegt, zu der erst danach die passenden Medienobjekte gesucht und zusammengefaßt werden. Der Bottom-Up Ansatz bietet eine Reihe von Vorteilen: * Die erstellten Dokumente sind sehr einfach wart- und erweiterbar, da keine statischen Abhängigkeitsstrukturen gepflegt werden müssen. * Adaptierbarkeit und Adaptivität werden implizit unterstützt. * Die Kosten der Erstellung von Lehr- und Informationssystemen können stark reduziert werden, da auf bereits existierende Medien zurückgegriffen werden kann. Der größte Vorteil des in dieser Arbeit beschriebenen Bottom-Up Ansatzes ist jedoch, daß es sich um ein ausbaufähiges Modell handelt, mit dem der manuelle Aufwand des Autors durch den Einsatz von aktuellen und zukünftigen Verfahren aus dem Information Retrieval, der künstlichen Intelligenz, dem Data Mining und der Informationsintegration sukzessive reduziert werden kann. Das Fernziel dabei ist, eines Tages zu einer vollautomatischen Dokumentenerzeugung zu gelangen, die in der Lage ist, Anfragen eines Nutzers mit strukturierten, adaptierten und vor allem hochaktuellen Dokumenten zu beantworten.
Diese Arbeit ist einer Verallgemeinerung des bekannten Black-Scholes-Modells gewidmet, welches eines der erfolgreichsten Modelle zur Optionspreisbewertung darstellt. Die untersuchende Modellgleichung ist eine nichtlineare partielle Differentialgleichung und beschreibt einen Rückkopplungseffekt des Großhändlers auf dem Markt. Die Methoden der Theorie der Lieschen Gruppen in Anwendung auf Differentialgleichung werden zur Untersuchung dieser Gleichung benutzt. Eine abschließende Untersuchung der algebraischen Struktur, welche die Modellgleichung besitzt, wurde durchgeführt. In der Arbeit wurde eine allgemeine Form der Lie-Punktsymmetriegruppe der Gleichung aufgefunden. Es hat uns gelungen unter zusätzlichen Bedingungen einige Klasse invarianter expliziter Lösungen der nichtlinearen Modellgleichung zu gewinnen. Am Beispiel dieser expliziter Lösungen wurde Verifikation grundlegender numerischer Verfahren durchgeführt.
Die vorliegende Arbeit behandelt CuInS2-Filme, die mittels Molekularstrahlepitaxie auf einkristallinen Si- und GaAs-Substraten unterschiedlicher Orientierung abgeschieden wurden. In-situ kamen dabei photoelektronenspektroskopische Analysemethoden und die Beugung niederenergetischer Elektronen zum Einsatz. Ex-situ wurden die Filme mittels Röntgenstrukturanalyse, Ionenrückstreuung und Photolumineszenz untersucht. Zunächst wurde die Bandanpassung des Si(111)/CuInS2(112)-Heteroübergangs bestimmt, wobei die Grenzfläche durch das Auftreten von Fremdphasen und durch Interdiffusion nicht ideal und stark gestört erscheint. Es wurde ein Grenzflächendipol von etwa 1 eV ermittelt. Der Vergleich der chemischen Zusammensetzung an der Filmoberfläche und im Filmvolumen deutet auf einen Konzentrationsgradienten in der Schicht hin. Unabhängig vom Cu/In-Verhältnis wurde eine schwefelarme Oberfläche gefunden. Zudem zeigen Cu-reiche CuInS2-Filme unabhängig von der Substratorientierung ein [112]-orientiertes Wachstum, wogegen im In-reichen Präparationsregime die Kristallorientierung des Substrates übernommen wird.
Die Konstruktion eingebetteter Systeme, die starke Realzeit-Anforderungen zu erfüllen haben, wird in den verschiedensten Anwendungsbereichen immer bedeutsamer, z. B. in der Medizin, der Transporttechnik oder der Produktionsautomatisierung. Formale Methoden unterstützen die fehlerarme Entwicklung solcher Systeme, weil sie auf einer präzisen mathematischen Grundlage aufbauen. Der Autor entwickelt einen geeigneten Modellierungsformalismus und effiziente Verifikationsverfahren für den Einsatz einer formalen Methode. Durch die Einführung eines Modulkonzepts wird die Modellierung auch großer Realzeit-Systeme systematisch unterstützt. Für die Verifikation werden effiziente BDD-basierte Algorithmen verwendet, wobei auch das Problem des Findens guter BDD-Variablenordnungen gelöst wird. Es werden sowohl Erreichbarkeitsanalyse als auch Verfeinerungsanalyse unterstützt. Die Praktikabilität der Ansätze zur Modellierung und Verifikation werden in verschiedenen Fallstudien aus den Bereichen der reaktiven Systeme und der Kommunikationsprotokolle demonstriert.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Frage, wie bei Architekten und Ingenieuren Unternehmensstrategien entstehen. Dabei geht es nicht um die Identifikation einer guten oder schlechten, einer erfolgreichen, oder einer weniger erfolgreichen Art der Strategiegenese, sondern um die Frage, ob bei Architekten und Ingenieuren überhaupt in dem gleichen Maß wie in industriellen oder großen Unternehmen von Strategien und ihrer Entstehung gesprochen werden kann und ob sich gängige Theorien hierzu – freilich mit gewissen Modifikationen – auf Architektur- und Ingenieurbüros übertragen lassen. Die Arbeit ist in zwei Teile gegliedert. Der erste, theoretische Teil leitet aus existierenden Theoriesträngen der Strategieforschung, der Architekturforschung, der Forschung zur Freien Berufen, der Organisationssoziologie und der Kreativitätsforschung einen geeigneten Untersuchungsbezugsrahmen ab. Dieser setzt sich im Wesentlichen aus einer Referenzmatrix zur Einordnung von Strategiegenesetypen und einem Bezugsrahmen zur Identifikation von Unternehmenszielen zusammen. Im zweiten, empirischen Teil der Arbeit werden vier Fallbeispiele großer Architektur- und Ingenieurbüros eingehend auf die Variablen des Untersuchungsbezugsrahmens hin untersucht. In den Architektur- und Ingenieurbüros wurden strukturierte Interviews mit Mitarbeitern aller Hierarchieebenen geführt, die einen detaillierten Einblick in die Arbeitsweise und die Form der Strategiegenese der Büros geben. Die empirischen Untersuchungen bestätigen weitgehend die Anwendbarkeit des theoretisch deduzierten Bezugsrahmens. Leichte Anpassungen einzelner Variablen sind für eine Weiterführung des Forschungsansatzes notwendig. Mögliche Erweiterungen des Forschungsansatzes liegen in großzahlig-quantitativen Untersuchungen, Langzeituntersuchungen einzelner Architektur- und Ingenieurbüros oder der Übertragung des Ansatzes auf andere kreative Dienstleistungsbranchen.
Die vorliegende Arbeit beinhaltet eine Nutzungspotentialbewertung einer Bergbaufolgelandschaft (BFL). Mit Hilfe einer zielorientierten Nutzwertanalyse werden die Potentiale Landschaft, Infrastruktur, Wirtschaft, Arbeitsplätze, Ökologie und Nachfrage bewertet und die Gunstfaktoren des Untersuchungsgebietes (UG) herausgestellt, um mögliche Handlungsvorschläge zu geben. Leitbild des UG ist eine den gegebenen Bedingungen entsprechende nachhaltige Entwicklung einer BFL. Eine einst vom Abbau der Braunkohle lebende Region sucht ein neues Gesicht und Möglichkeiten, die durch den Tagebaubetrieb völlig veränderten Bedingungen der Landschaft, Infrastruktur, Wirtschaft, Arbeitsplätze, Ökologie, Nachfrage neu zu formieren. In einer von der Autorin eigens für diese Untersuchung entworfenen Matrix werden die Bewertungsergebnisse räumlich veranschaulicht. In Kopplung mit der Darstellung der mathematisch strukturierten Ergebnisse im Nachhaltigkeitsdreieck wird verdeutlicht, welche ökonomischen, sozialen und ökologischen Bedingungen im UG zu erwarten sind. Vor allem aus der Darstellung der Ergebnisse in der Matrix ist erkennbar, wo im UG welche Potentialfaktoren besonders günstig sind bzw. welche Kombination voneinander positiv beeinflussender Potentiale wo auftreten. Das UG wird sich nicht gleichmäßig entwickeln. Es wird entsprechend einer Knoten-Achsen-Struktur Entwicklungsschwerpunkte geben. Die Wirtschaft und die sozialen Beziehungen als Wachstumspole werden besonders in den Knoten gefördert. Die Achsen erstrecken sich entlang der infrastrukturellen Erschließung über den Rand des Gebietes hinaus und sorgen für eine Anbindung an das Umland. Das UG besitzt sehr günstige ökologische Potentiale, die bei der weiteren Entwicklung unbedingt berücksichtigt werden sollten. Als wenig günstig stellt sich das Potential der Wirtschaft heraus. Das bedeutet, dass besonders Anstrengungen zur Verbesserung der wirtschaftlichen Basis in diesem Gebiet unternommen werden müssen. Schlechte ökonomische Bedingungen ziehen rasch verschlechternde soziale Verhältnisse nach sich. Das UG befindet sich in einer Region, die von Entleerungstendenzen gekennzeichnet ist. Aus diesem Grund ist es wichtig, eine stabile und vielfältige Wirtschaft zu schaffen. Mit dem Totalausfall der ehemaligen wirtschaftlichen Basis, dem Braunkohlenabbau, müssen hier neue Wege gegangen werden, die zudem das ökologische Potential des UG unterstreichen. So genannte „Leuchttürme“ sollten das Gebiet wirtschaftlich wieder attraktiv machen und der Region eine neue Lebenschance geben. Die Autorin stellt Möglichkeiten der touristischen Nutzung vor und plädiert für die Nutzung alternativer Energien und nachwachsender Rohstoffe. Im UG muss Mut zu neuen Wirtschaftsstrukturen bewiesen werden. Je vielfältiger die neuen Möglichkeiten genutzt werden, desto stabiler wird die wirtschaftliche Basis. Je solider sich die ökonomische Grundlage festigt, desto günstiger wirkt sich das auf die sozialen Bedingungen aus. Die ökologische Gunst sollte von Anfang an bei der Gestaltung der Wirtschaft und der Entwicklung neuer Infrastruktur berücksichtigt werden. Dies wurde nicht zuletzt auch durch die Nachfrage bestätigt. Mögliche Ausgänge der Entwicklung werden in Szenarien beschrieben, in denen absichtlich die gegebenen Bedingungen in einer überspitzen Form weitergedacht werden, um das Wesentliche der möglichen Entwicklung darzustellen. Das Besondere der BFL sollte nicht nur als geschichtliche Erinnerung, sondern als raumprägendes Element erkennbar bleiben.
Nowadays industrial aerodynamic compressor design is based on mature computer programs developed during several decades. State of the art is to split the complex design process into subsequent design subtasks which are solved by different experts via time-consuming parameter studies. Isolated design of subproblems based on human intuition, however, will result in sub-optimal solutions only. Due to the increasing demand on higher aero engine performance and design cycle time reduction the aspects of process integration and automation as well as numerical optimization become more and more important in today’s aerodynamic compressor design. The intention of this work is to show how process integration and optimization can be used efficiently to support engineering design work in optimal solution finding. Since the aerodynamic compressor design is characterized by many design parameters, multiple constraints and contradicting objectives, multi-objective optimization is used to find Pareto-optimal solutions from which the design engineer can choose trade-offs for his particular design problem. The improvements in terms of process acceleration and design optimization are demonstrated for three selected, but typical industrial engineering design tasks required in three different design phases of the aerodynamic compressor design process, namely preliminary design, throughflow off-design, and blading procedure.
Die kumulative Habilitationsschrift setzt sich aus acht Publikationen und zwei eingereichten Artikeln zusammen, die umweltökonomische und energiewirtschaftliche Forschungsthemen behandeln. Der gemeinsame thematische Hintergrund der Einzelbeiträge besteht in der Analyse von Regulierungsmodellen. Auf der theoretischen Ebene liegt der Schwerpunkt der Habilitationsschrift in der umwelt- und wettbewerbsökonomischen Effizienzanalyse von Regulierungsmodellen auf Boden- und Strommärkten. Auf der Anwendungsebene behandeln die Einzelbeiträge sowohl empirisch-analytische Verfahren als auch methodische Ansätze. Die Habilitationsschrift ist in drei Teilbereiche gegliedert. Teilbereich I beinhaltet eine Analyse von umweltökonomischen Regulierungsmodellen der Flächennutzung. In Teilbereich II wird die Problematik einer effizienten Regulierung auf unvollkommenen Energiemärkten weitergeführt. Im III. Teilbereich wird die Integration von umweltökonomischen Bewertungsverfahren in Regulierungsmodelle auf Energiemärkten untersucht.
Moderne Konstruktionen im Maschinen- und Fahrzeugbau werden oft aus Umwelt- und Kostengründen als Leichtbaukonstruktionen ausgeführt. Dabei spielen metallische Werkstoffe auf Grund ihres hohen Recyclingpotential und ihrer hervorragenden Verarbeitbarkeit trotz ihrer zum Teil recht hohen Dichte nach wie vor eine bedeutende Rolle. Neue Fertigungs- und Fügeverfahren ermögliche neuartige konstruktive Lösungen. Dabei kann zum Teil auf neue, metallische Halbzeuge zurückgegriffen werden. Die aktuelle Entwicklung der zur Fertigung von Blechen verwendeten Stähle, Aluminium- und Magnesiumlegierungen sowie ihre spezifischen Fertigungseigenschaften werden einleitend beschrieben. Es schließt sich eine Klassifizierung von Halbzeugen und Beschreibung der Fertigung der Halbzeuge an, die auf den Leichtbau ausgerichtet ist. Dabei werden Probleme, Grenzen und typische Fehlermöglichkeiten bei der Herstellung der Halbzeuge beleuchtet. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung und Untersuchung neuer Halbzeuge. Beispielhaft sind hier die leichten Stahlrohre als Leichtbauprofile, ihre Vorformung durch Gleitziehen und ihre Ausformung durch einen geringen Wirkmediendruck genannt. Es werden verschiedene Fertigungsmöglichkeiten diskutiert. Sie eignen sich für Tragwerke und Rahmenstrukturen und stellen eine Kombination aus Rohrprofil und Biegeträger dar. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit ist die Entwicklung des Verfahrens zur Herstellung von blechebenen Aluminium Stahl Tailored Blanks. Sie werden durch einen Kaltpressschweißvorgang bei gleichzeitiger Umformung durch Walzen hergestellt und weisen, anders als bei schmelzgeschweißten Tailored Blanks, keine interkristallinen Phasen auf. Damit eignen sie sich prinzipiell auch für Karosserieaußenteile. Den größten Umfang nehmen die strukturierten Feinbleche als neuartige Halbzeuge für den Konstruktionsprozeß ein. Ihr Materialverhalten wird ausführlich dargestellt und unter Nutzung von FEM- Simulationen erläutert. Die dazu entwickelten angepassten Prüfverfahren werden vorgestellt. Sie unterscheiden sich erheblich von den Prüfverfahren für glatte Bleche, die nur das Materialverhalten, nicht aber die Halbzeugeigenschaften wiedergeben. Die durchgeführte Zug-, Biege- und Torsionversuche zeigten eine starke Struktur- und Materialabhängigkeit. Die Ergebnisse der Untersuchungen zur mechanischen und wirkmedienbasierten Umformung werden vorgestellt und auf ihre Praxistauglichkeit überprüft. Dabei werden Kennwerte für Werkzeuge und Strukturen für die Konstruktion bereitgestellt. Die für die Gestaltung von Bauteilen oft so wichtigen Fügeverfahren des Klebens, Punktschweißens und Schraubens werden an strukturierten Feinblechen sowohl untereinander als auch mit glatten Feinblechen untersucht und dargestellt. Zusammenfassend werden die Vor- und Nachteile der neuen Halbzeugarten sowie weiterer Forschungsbedarf beschrieben. Für jedes Halbzeug sind Konstruktions- und Gestaltungshinweise erarbeitet worden.
The goal of this work is to investigate pattern formation processes on the solid-liquid interface during the crystal growth of GeSi. GeSi crystals with cellular structure have great potential for applications in gamma-ray and neutron optics. The interface patterns induce small quasi-periodic distortions of the microstructure called mosaicity. Existence and properties of this mosaicity are important for the application of the crystals. The properties depend on many factors; this dependence, is currently not known even not qualitatively. A better understanding of the physics near the crystal surface is therefore required, in order to optimise the growth process. There are three main physical processes in this system: phasetransition, diffusion and melt flow. Every process is described by its own set of equations. Finite difference methods and lattice kinetic methods are taken for solving these governing equations. We have developed a modification of the kinetic methods for the advectiondiffusion and extended this method for simulations of non-linear reaction diffusion equations. The phase-field method was chosen as a tool for describing the phase-transition. There are numerous works applied for different metallic alloys. An attempt to apply the method directly to simulation GeSi crystal growth showed that this method is unstable. This instability has not been observed in previous works due to the much smaller scale of simulations. We introduced a modified phase-field scheme, which enables to simulate pattern formation with the scale observed in experiment. A flow in the melt was taken in to account in the numerical model. The developed numerical model allows us to investigate pattern formation in GeSi crystals. Modelling shows that the flow near the crystal surface has impact on the patterns. The obtained patterns reproduce qualitatively and in some cases quantitatively the experimental results.
Beim Transport von Flüssigkeiten durch Rohrleitungssysteme werden sowohl die Flüssigkeitssäule als auch echt gelöste, kolloidale oder suspendierte Inhaltsstoffe bewegt. Strömungsvorgänge im wandnahen Bereich sind durch starke Geschwindigkeitsgradienten charakterisiert. Hier kommt es zu Wechselwirkungen zwischen dem Wandmaterial, der Flüssigkeit und den in der Flüssigkeit transportierten Inhaltsstoffen. Entsprechend differenzierter Foulingmechanismen entwickeln sich Rohrwandbeläge, welche selbstorganisierende Strukturen aufbauen können. Die Wechselwirkung zwischen wandnahen Strukturen, der bewegten Flüssigkeit, Adhäsionsvorgängen von Inhaltsstoffen bzw. Strukturveränderungen der Wandoberfläche und der Erhöhung des Strömungswiderstandes wurde bislang nur in Ansätzen analysiert. Diese Vorgänge können zu extremen Leistungsminimierungen der Rohrleitungssysteme bei sehr geringen Ablagerungshöhen führen. Sie können selbstorganisierende Rauheitsstrukturen generieren, welche sich als riffelartige Formationen eines dünnen Films auf der Rohrwand ausbilden. Riffelartige Ablagerungsstrukturen wurden in verschiedenen Druckrohrleitungen beobachtet. WIEDERHOLD (1949), SEIFERT und KRÜGER (1950) untersuchten in diesem Zusammenhang eine Druckrohrleitung (Fernwasserleitung der Eckertalsperre), die nach kurzer Betriebsdauer eine extreme Reduktion der Durchflussleistung zeigte. In einer Betriebszeit von 3 Jahren verringerte sich die Leistungsfähigkeit der Druckrohrleitung DN 500 auf 57,1% der ursprünglichen Leistung. Die Vermessung des Wandbelages ergab eine durchschnittliche Riffelhöhe von 0,7 mm und einen mittleren Riffelabstand von 5 mm. Unter Annahme der Gültigkeit der Sandrauheitstheorie nach NIKURADSE kann eine äquivalente Sandrauheit von 14,6 mm bei einer tatsächlich gemessenen Riffelhöhe von 0,7 mm bestimmt werden. Gegenstand der vorliegenden Untersuchungen ist es, die bislang durch Berechnungsansätze unberücksichtigten Formen der selbstorganisierenden Rauheiten in Druckrohrleitungen, auch bekannt als Rauheitsanomalie, zu beschreiben. Es wird eine Theorie entwickelt, die bei auftretenden selbstorganisierenden Rauheitsstrukturen die Berechnung der festzustellenden Verlusthöhen in Druckrohrleitungen zur Sicherung der dimensionierten Leistungsfähigkeit ermöglicht. Auf Basis des vorhandenen Datenmaterials wurde der durch SEIFERT und KRÜGER postulierte Ansatz, von Resonanzerscheinungen zwischen Schwingungen der riffelartigen Wandbeläge und den turbulenten Schwankungsgeschwindigkeiten, weiterentwickelt.. Diese These wurde auf Basis der durch BÜNGER prognostizierten Frequenzen für Strömungsvorgänge verifiziert. Es wird ein analytisches / empirisches Modell zur Bestimmung von Widerstandsbeiwerten bei selbstorganisierender Rauheit in Druckrohrleitungen vorgeschlagen. Das Modell wurde auf der Grundlage vorhandener Messreihen validiert.
More and more modern group oriented collaborative applications use the peer-to-peer (P2P) paradigm to be independent of expensive infrastructures as they are, for instance, provided for audio and video conferences by H.323 systems. Decentralized P2P systems better support spontaneity and mobility to set up meetings at varying locations or in ad hoc environments. This is especially advantageous for business communication over the Internet but also for other collaborative applications such as audio/video conferences. Decentralized collaborative P2P solutions require appropriate mechanisms to protect group privacy and data integrity. The broadly available security infrastructures, like virtual private networks (VPN) in the link, network, and transport layer, do not well fulfill the requirements regarding security, efficiency, and flexibility raised by a conferencing system. A dedicated security architecture in the application layer is, therefore, highly desired for protecting a P2P video conference. A centralized client/server based video conference system can be well shielded in a standard manner, whilst there exist no off-the-shelf approaches to specifying how to secure a P2P video conference up to now. This Ph.D. thesis addresses this urgent issue by presenting an effective and flexible security architecture and showing how it can be embedded into a P2P video conferencing system using the BRAVIS system as example. The cornerstone of the security architecture is the decentralized group key management. For this purpose, a new distributed key exchange protocol has been proposed. It is especially well suited for applications in real-time P2P settings for its higher efficiency than existing ones concerning the group key renewal delay. Furthermore, a novel video encryption algorithm has been developed to meet the strict real-time constraints required in a video conference. Its outstanding features include a good balance between security and efficiency, no impairment on video compression efficiency, and readily integration into the existing multimedia systems. These make it more practicable to encrypt video data than existing approaches.
Ein wesentlicher Aspekt der Dynamik elektrischer Aktivitaet in neuronalen Gewebe betrifft die Ausbreitung von Aktivitaet in Form von Wellen. In dieser Arbeit untersuchen wir die Existenz und Eigenschaften laufender Wellenloesungen einer nichtlinearen Neuronalen-Feld-Gleichung. Das Modell beruecksichtigt die nichtlokalen synaptischen Verbindungen und die Zeitverzoegerung bei der Kommunikation zwischen den Nervenzellen, die abstandsabhaengig ist. Die Modellgleichung hat daher die mathematische Form einer nichtlinearer, retardierter Integralgleichung. In der Arbeit wird zuerst gezeigt, wie man die Modellgleichung durch ein System von partiellen Differentialgleichungen approximieren kann, das leichter numerisch untersucht werden kann. Anschliessend werden laufende Wellenloesungen des Modells numerisch und analytisch untersucht.
Aggressive scaling of the complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) transistors resulted in the silicon dioxide (SiO2) gate dielectrics being as thin as 1.2 nm in the state-of-the-art high performance transistors. In consequence, the leakage current due to direct tunneling of electrons through the gate oxide increased significantly resulting in an unacceptably high level of power dissipation. For this reason, it is very desirable to replace the SiO2 gate dielectric with an insulator of a higher dielectric constant (high-k). The higher dielectric constant allows for the use of physically thicker dielectric layers with high capacitance densities but strongly reduced tunneling currents. This work focuses on the preparation and characterization of Praseodymium silicate high-k dielectric layers on Si(001) and evaluates the potential of this material to replace SiO2 as a gate dielectric in the state-of-the-art and future CMOS technology generations.
Die vereinfachte Erfolgsformel des Managementansatzes Total Quality Management (TQM), oft auch Business Excellence genannt, lautet: Motivierte, zufriedene Mitarbeiter führen zu zufriedenen Kunden und damit zu hohen Gewinnen. Diese Erfolgsformel ist jedoch aufgrund hoher Komplexität der Wirkungen von TQM-Maßnahmen nicht für 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 Qualitätspreisen in Deutschland entwickelt. Mit einer Sensitivitätsanalyse nach Vester wurde ein Wirkungsmodell für TQM-Maßnahmen erstellt und simuliert. Ein Moderationskonzept wurde entwickelt, um Simulation und Unternehmenskontext des jeweiligen Unternehmens miteinander zu verknüpfen. Ergebnis der Entwicklung ist eine dynamische Simulation, die es ermöglicht, die Komplexität von TQM und TQM-Maßnahmen in einem Unternehmen untersuchen zu können. Beabsichtigte und unbeabsichtigte Wirkungen von TQM-Maßnahmen auf verschiedene unternehmensinterne und -externe Bereiche können mit Hilfe der Methode vor der eigentlichen Umsetzung einer Maßnahme erkannt und die Maßnahmen entsprechend ihrer Zielsetzung angepasst werden.
Die Pelletierungsflockung stellt ein spezielles Verfahren der Schlammkonditionierung dar. Sie ist eine Verfahrenskombination von Aggregatbildung mit gezielter Struktur und Wasserabgabe in der Aggregatbildungsphase. In dieser experimentellen Arbeit wurde der ein- und mehrschichtige Aufbau von Einzelaggregaten simuliert und hinsichtlich Wachstum und Struktur untersucht. Des weiteren wurde die Pelletierungsflockung in einem kontinuierlichen Drehrohrreaktor umgesetzt und hinsichtlich Prozeßführung und Betriebsparameter untersucht. Als anwendungsrelevante Eigenschaft wurde das Entwässerungsverhalten von Pelletflocken dargestellt. Die erhaltenen Pelletflocken zeichnen sich durch eine konstante Wachstumsgeschwindigkeit, eine Sphärizität von 0,95 bis 0,98 und eine Dichte im Bereich von 1100 bis 1250 kg/m³ aus. Sie lassen sich gezielt durch eine Hintereinanderschaltung von Schwerkraft- und Druckentwässerung behandeln, wobei im ersten Schritt ein Feststoffgehalt von ca. 30% und im zweiten Schritt ein Feststoffgehakt von ca. 50% erreicht wird.
Die in der Versorgungslogistik internationaler Automobilhersteller in China immanenten Risiken werden bislang bei versorgungslogistischen Entscheidungen nicht systematisch berücksichtigt. Um die Berücksichtigung dieser Risiken zu ermöglichen, wird ein empirisch entwickeltes Risikobewertungskonzept vorgestellt, welches an die verschiedenen Entscheidungssituationen anpassbar ist. Dieses besteht aus einem Risikobewertungsprozess und einer vorgelagerten Situationsanalyse, mit der geeignete Verfahren zur Konfiguration des Risikobewertungsprozesses identifiziert werden können. Der Risikobewertungsprozess, der alle Risiken mit einem Geldwert belegt, besteht aus fünf Schritten: 1) es werden Verteilungen der Risikofaktoren bestimmt; 2) deren Wirkung auf die Abweichung der sieben Zielgrößen der Versorgungslogistik werden ermittelt: 3) die Wirkung dieser Zielgrößenabweichung für das Unternehmen werden in Geldeinheiten ermittelt; 4) die Wirkung der Einzelrisiken werden aggregiert; 5) das Risikobewertungsergebnis wird visualisiert. Die so ermittelten Risiken werden nach der jeweiligen Abweichung von einem der sieben eingeführten versorgungslogistischen Zielgrößen benannt. Die diesem Risikobewertungsprozess vorgeschaltete Situationsanalyse unterscheidet alle versorgungslogistischen Entscheidungen in vier Basistypen, je nach Gewichtigkeit der Entscheidung für das Unternehmen und der prozess- und informationsbezogenen Qualität des Entscheidungsprozesses. Für jeden dieser vier Basistypen sind empirisch aufgenommene Anforderungen an die Risikobewertung hinterlegt, die zur Konfiguration des Risikobewertungsprozesses mit den optimal geeigneten Risikobewertungsverfahren verwendet werden. Eine Evaluation des Konzeptes zur Situationsanalyse und Konfiguration des Risikobewertungsprozesses, erfolgt anhand einer empirischen Fallstudie.
30 sampling sites at 5 mining areas and reference sites in Lower Lusatia were studied for succession of Collembola. The study took place from 2001 to 2004. Two chronosequences were chosen, one for afforestation sites and one for sites with free succession. Additional data about some soil parameters (pH, organic matter content, water content, water capacity, conductivity, phosphate, ammonium and nitrate) are also given. Most soil parameters increase with age and/or vegetation development. Only pH decreases after melioration whereas no correlations were found for phosphate. At all study sites, 13.733 specimens, distributed across 84 species were identified with Mesaphorura macrochaeta and Parisotoma notabilis as most abundant species. Succession was studied on different levels. On the level of species and ecological groups, succession is from meadow species to forest species, but on the level of specimens and ecological groups, succession is from meadow species over eurotopic species to forest species. A model for species succession is offered on the level of specimens, presented separately for the epigaeic and the endogaeic community. Both successional developments could be divided into five parts: For the epigaeic community, the 1st stage is defined as sites without vegetation. Species found here are Pseudoanurophorus alticolus, Schoetella ununguiculata, Bourletiella pruinosa and Brachystomella parvula. At the 2nd stage, already some sparse vegetation can be found. Some sites are also covered densely by moss. Here, Cryptopygus thermophilus, Isotoma anglicana and Lepidocyrtus cyaneus are found fort he first time. The 3rd stage is defined as sites with dense vegetation, generally Calamagrostis epigejos dominated sites. Oldest sites have already some shrubs made of young pines or are clearings in young woodland. Several species are found here for the first time in notable dominances: Entomobrya lanuginosa, Entomobrya multifasciata, Lepidocyrtus lignorum, Isotoma viridis, Lepidocyrtus lanuginosus, Sminthurinus aureus, Sphaeridia pumilis and Tomocerus flavescens. The fourth stage is made up by afforestations up to 43 years on reclamation sites. 5 more species are found here: Entomobrya nivalis, Neanura muscorum, Orchesella flavescens, Paratullbergia macdougalli and Tomocerus vulgaris. The 5th stage would be the climax stage, an old oak forest. It is probably not comparable to a true primeval forest, but the type of forest typical for today’s mining sites. Only 2 species were found here: Micraphorura absoloni and Entomobrya corticalis. For the endogaeic community, data is even more based on statistical evidence. Succession of the endogaeic community is more dependent on soil parameters and succession of microflora. Generally, succession is from Mesaphorura atlantica on acidic sites and Proisotoma minuta on sites with higher pH to a Mesaphorura macrochaeta community, followed by a Parisotoma notabilis dominated community. Older afforested sites are dominated by Isotomiella minor and old oak forest on undisturbed sites by Folsomia penicula. Duration of the single successional stages depends on parameters like pH, moisture, vegetational structure and availability of certain fungi as basic food resource.
In einigen Einsatzbereichen digitaler Systeme sind die Anforderungen an die Verarbeitungsgeschwindigkeit bei gleichzeitig niedrigem Platz- und Stromverbrauch so hoch, dass sie nur durch die Verwendung spezialisierter Hardware erfüllt werden können. Zugleich sind bereits vor Beginn des Entwurfs solcher Systeme die von ihnen besonders effizient abzuarbeitenden zeitkritischen Algorithmen fest vorgegeben. Eine Hardwarelösung für jeden Algorithmus bietet daher im Allgemeinen die höchste Ausführungsgeschwindigkeit, ist aber unflexibel und sehr zeitintensiv in der Realisierung. Das steht im Widerspruch zu den geforderten kurzen Entwicklungszeiten. Zudem sind bei einer Hardwarelösung kleinere Modifikationen an den Algorithmen in einer späteren Entwurfsphase des Systems kaum noch möglich. Anwendungsspezifische Prozessoren (ASPs) bieten in dieser Hinsicht einen guten Kompromiss zwischen Flexibilität und Ausführungsgeschwindigkeit, da sie durch eine Anpassung an die zeitkritischen Algorithmen diese sehr effizient abarbeiten können und gleichzeitig in der Lage sind, leicht modifizierte Varianten und andere zeitunkritische Teile der Anwendung abzuarbeiten. In dieser Arbeit wird ein methodisches Vorgehen (DESCOMP - Design By Compilation) und die dafür benötigten Techniken vorgestellt, so dass für ein fest vorgegebenes Spektrum an Algorithmen und zugehörigen Zeitschranken die Anpassung der Parameter eines konfigurierbaren ASPs vollständig automatisiert durchgeführt werden kann und der angepasste Prozessor die Algorithmen innerhalb der Zeitschranken abarbeiten kann. Dabei wird der Platz- und Stromverbrauch des Prozessors minimiert. Schwerpunkt bildet die Anpassung an datenflussdominierte Algorithmen. Daher wird während der Design-Space-Exploration (DSE) insbesondere die verfügbare Parallelität auf Instruktionsebene optimiert. Als Basisarchitektur dient ein heterogener geclusterter VLIW-Prozessor. Dessen anzupassende Parameter umfassen die Clusteranzahl, die Art und Anzahl der funktionalen Einheiten (FUs) in jedem Cluster sowie die Kapazität des Verbindungsnetzwerkes zwischen den Clustern. Bereits bekannte Verfahren zur DSE weisen eine hohe Komplexität bei der Anpassung dieser Parameter auf, da die gegebene Anwendung mit einem Compiler für eine Architektur mit festen Parametern übersetzt wird. Die Parameter der Architektur sowie der Compiler werden bei diesen Ansätzen in einem iterativen Prozess modifiziert, weswegen eine große Anzahl von Konfigurationen zu untersuchen ist. Bei DESCOMP dagegen, werden die Algorithmen wie mit einem Compiler übersetzt, jedoch ohne dass die genauen Parameter der Zielarchitektur bekannt sind. Aus dem so erzeugten Zielcode, der hinsichtlich des Platz- und Stromverbrauchs der für seine Abarbeitung erforderlichen Hardware optimiert wurde, werden dann die Parameter des ASPs abgeleitet. Grundlage von DESCOMP bildet die Einteilung der DSE in eine lokale und globale Optimierungsphase. Für die lokale Optimierungsphase wurden zeitbeschränkte heuristische Planungstechniken aus der High-Level-Synthese modifiziert, um optimierte geclusterte Ablaufpläne unterschiedlicher Länge für dieselben Basisblöcke zu erzeugen. Dabei wird die Kombination verschiedener Operatoren in derselben FU bereits berücksichtigt. Das trägt neben der Clusterung zur Reduzierung der erforderlichen Parallelität in den Clustern bei. Ein neu entwickelter Clusterungsalgorithmus, der mit der Planung gekoppelt ist, erlaubt es, in einem iterativen Vorgehen die gegenseitigen Wechselwirkungen von Clusterung und Ablaufplanung zu berücksichtigen sowie vollständig automatisch eine geeignete Clusteranzahl zu bestimmen. Aus den verschiedenen geclusterten Ablaufplänen, die zu einem Basisblock erzeugt wurden, wird in der globalen Optimierungsphase jeweils ein Ablaufplan für jeden Basisblock ausgewählt, so dass die ausgewählten Ablaufpläne ähnliche Anforderungen an den Prozessor stellen und dieser in der Lage ist, die zuvor festgelegten Zeitschranken bei der Abarbeitung einzuhalten. Für die Auswahl werden Informationen aus der lokalen Optimierungsphase genutzt. Es wird berücksichtigt, dass mit steigender Parallelität in den Clustern die maximal mögliche Taktfrequenz des Prozessors sinkt. Mit den vorgestellten Verfahren zur lokalen Optimierung wurden Architekturen für verschiedene Benchmarkprogramme erzeugt und mit den Ergebnissen aus der Dissertation von Victor Lapinskii hinsichtlich der erforderlichen Parallelität verglichen. Es zeigte sich, dass bei gleicher Abarbeitungsgeschwindigkeit mit dem DESCOMP-Ansatz im Durchschnitt ca. 20 Prozent weniger Parallelität in den Architekturen erforderlich ist, was zu einer deutlichen Verringerung des Platz- bzw. Stromverbrauchs führt und gleichzeitig eine höhere Taktfrequenz zulässt. Die Anwendbarkeit der globalen Optimierungsstrategie wurde anhand der Kombination kleinerer Signalverarbeitungsalgorithmen demonstriert.
Auf Basis von 174 Profilaufschlüssen und unter Einbeziehung von vielen tausend Datensätzen aus weiteren Projekten des Freistaates Thüringen werden Hintergrundgehalte für Schwermetalle und Arsen in Thüringer Böden und Substraten erarbeitet und entsprechende Hintergrundwerte für Oberböden abgeleitet. Die Hintergrundgehalte wurden unter geologisch - lithologischen Gesichtspunkten systematisiert, da sich im Verlauf der Arbeiten herausstellte, dass diese in ihrem Einfluss auf den Schwermetallgehalt gegenüber weiteren den Schwermetallgehalt von Böden prägenden Faktoren wie bodenphysikalische / bodenchemische Eigenschaften (Ton, pH, organische Substanz) oder Siedlungsdichte dominieren. Die Arbeit zeigt für den Freistaat Thüringen, dass sich die Schwermetallgehalte des geologischen Materials und der daraus gebildeten Böden gut in das für viele andere Bundesländer gewonnene Bild einordnen. Gleichzeitig gibt sie einen Überblick über die vor allem geogen bedingte aber deutlich anthropogen überprägte Vielfalt der Schwermetallausstattung Thüringer Böden und daraus ableitbarer tolerierbarer Zusatzbelastungen. Von 10 flächenmäßig bedeutungsvollen Substratgruppen Thüringens sind die Oberböden aus Löß und aus Sandsteinen des Buntsandstein generell gering mit Schwermetallen belastet. Alle anderen sind demgegenüber erhöht, unterschreiten aber in der Regel mit dem 90er Perzentil die Vorsorgewerte der BBodSchV wobei diese elementspezifisch in unterschiedlichem Maße ausgeschöpft werden. Es muss bei der Beurteilung von Bodenuntersuchungsergebnissen jedoch immer beachtet werden, dass kleinräumig in Thüringen lithostratigraphische Einheiten mit sehr hohen Schwermetallkonzentrationen ausstreichen können.
Groundwater has been identified as the best source for rural water supply in most rural communities in the Northern region of Ghana because it eliminates the problems of water borne diseases which have affected communities in the region over the years. The guinea worm disease is presently not totally eradicated in the area and there are signals that its occurrence will be increasing in the near future if adequate measures are not implemented to curtail the problem. Adequate groundwater exploration and management appears to be the key to ensure that potable and safe water is available for the entire population of the region and that its availability on a sustainable basis is guaranteed. Groundwater facilities being provided in the area include; engineered hand dug wells, boreholes fitted with hand pumps and mechanised small towns’ piped schemes. Groundwater exploration programs implemented have however resulted in low success rates of borehole drilling because of the lack of a systematic and methodological approach. The available conventional geophysical techniques; one dimensional (1-D) electrical resistivity profiling and sounding as well as the electromagnetic (EM) methods have not been able to efficiently select suitable sites for successful borehole drilling because of their inability to successfully demarcate areas which are likely aquifer potential zones for successful groundwater abstraction. Current borehole drilling success rates especially in the Voltain rock formation are very low. The complex geological setting of groundwater systems in the area gives cause for the adoption and application of a systematic methodological approach in groundwater exploration utilising effective geophysical techniques. Available geophysical techniques which have been considered in this research work include; two dimensional (2-D) multi-electrode electrical resistivity survey, electro kinetic survey (EKS) and the radon survey.
Mit der Altholz-Verordnung wurden bundesweit einheitliche Anforderungen an die Entsorgung von Altholz und verbindliche ökologische Standards vorgegeben. Altholz soll in Abhängigkeit von der Belastung mit Schadstoffen in eine von vier Kategorien eingeteilt werden, von A I (naturbelassenes oder nur mechanisch bearbeitetes Altholz) bis zu A IV (mit Holzschutzmitteln behandeltes Altholz). Diese Altholzkategorien werden bestimmten zulässigen Verwertungsverfahren zugeordnet. Die Handhabung von Altholzabfällen ist jedoch nicht nur Gegenstand des Gesetzes zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Beseitigung von Abfällen (KrW-/AbfG), sondern auch des Gesetzes zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge (BImSchG). Dies gilt sowohl für die stoffliche Verwertung als auch für die energetische Verwertung von Altholzabfällen. Solche Anlagen unterliegen den Vorschriften nach Abschnitt Nr. 8 des Anhangs der Vierten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes – Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen – (4. BImSchV). Im Fall der energetische Verwertung von Altholzabfällen gilt dies in Verbindung mit Bestimmungen der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft), der Dreizehnten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes – Verordnung über Großfeuerungsanlagen – (13. BImSchV) oder der Siebzehnten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes – Verordnung über Verbrennungsanlagen für Abfälle und ähnliche Stoffe – (17. BImSchV). Folge davon ist: Bestimmungen der Altholz-Verordnung unterscheiden sich vom Bundes-Immissionsschutzgesetz z. B. im Hinblick auf Schadstoffgrenzen. In Feuerungsanlagen, die nicht für alle Altholzkategorien zugelassen sind, kann eine energetische Verwertung von Altholzabfällen nach den Bestimmungen der AltholzV erfolgen, soweit der Anteil höherer Altholzkategorien 2 % nicht übersteigt. Emissionen z. B. an Halogenwasserstoffen (HCl, HF) der energetischen Verwertung von Altholzabfällen mit typischerweise höheren Belastungen, werden durch die Art der Feuerung nur bedingt beeinflusst. Sie ist überwiegend brennstoffbedingt. Emissionen der erheblich z. B. mit chlor- und flourhaltigen Stoffen belasteten Altholzabfälle können in der Regel nur durch technische Minderungsmaßnahmen herabgesetzt werden. Vernachlässigt wird jedoch, dass genehmigungsbedürftige Anlagen zum Zweck der energetischen Verwertung von Altholzabfällen stets nur für Regelbrennstoffe zugelassen sind. Sie sind somit nicht für Altholzabfälle höherer Kategorien zugelassen, auch nicht bis zu 2 %. Denn diese Feuerungsanlagen verfügen dann nicht über geeignete technische Minderungsmaßnahmen. Die Verbrennung von Alternativbrennstoffen oder höherer Altholzkategorien, die nicht als Regelbrennstoffe zugelassen sind, ist nicht von der Genehmigung erfasst. Dieser immissionsschutzrechtliche Grundgedanke dient dem Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen und erheblicher Nachteile oder erheblicher Belästigungen der Allgemeinheit oder Nachbarschaft. Im Vergleich mit der Altholz-Verordnung besteht damit aus immissionsschutzrechtlicher Sicht eine deutliche Missbrauchsanfälligkeit. Die Missbrauchsanfälligkeit kann zu strafrechtlichen und zivilrechtlichen Konsequenzen führen. Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit besteht im Aufzeigen der Missbrauchsanfälligkeit zum einen. Zum anderen ist die Zielsetzung mit Maßnahmen ihrer Vermeidung verbunden. Dies erfolgt anhand von grundlegenden juristischen und technischen Sachverhalten.
Four column reactors working as a Submerged Fixed Bed Reactor were studied under laboratory conditions in order to stimulate conditions affecting the bioremediation of diesel and gasoline. The objective was to adapt the processes of bioremediation of diesel and gasoline in a Fixed Bed column reactor to the specific conditions of groundwater contamination that are present in Mexico (Refinery of Salamanca) in order to obtain drinking water. The method consists of the constant monitoring of diesel biodegradation inside a reactor filled with an organic material working in parallel with recirculation. After degrading organic pollutants, concentration should either be undetectable or, if detectable, below the limits established as safe or acceptable by international law appropriated to Mexico. The results show that the concentrations required by the German Law of drinking water were met with 0.1 mg/L for total hydrocarbons and 0.001 mg/L for Benzene.
This dissertation closely examines industrial pollution along the Atlantic coast of Cameroon. In recent years, there has been the formulation of both governmental initiatives and corporate voluntary practices with the view of curbing industrial pollution along the coast of Cameroon. However, a majority of studies have failed to ascertain the extent to which these initiates and practices have been successful in addressing industrial pollution, which is undoubtedly fundamental to policy makers in the decision making process. Therefore, this thesis attempts to bridge this major gap by examining both governmental and voluntary corporate practices vis-à-vis industrial pollution along the polluted coast of Cameroon. The thesis analysis efforts formulated by the government of Cameroon to mitigate industrial pollution. It identifies constraints to Environmental Impact Assessment (EIA) practice in Cameroon. Environmental management system (EMS) initiatives adopted by industries along the coast of Cameroon that has been hitherto ignored is unveiled as well in this thesis. Furthermore, a more compelling case is made by addressing the drivers, benefits and barriers stemming from EMS implementation by these industries. A robust reflexive methodological research strategy is developed and utilized both qualitative and quantitative data collected from unstructured interviews, questionnaire based surveys, personal observations, relevant literature, consultancy reports and documentation form governmental departments. Analysis of these data facilitates detailed discussion of both governmental initiatives and corporate environmental management systems.The thesis contends that there is an urgent need to complement governmental policy and regulations with corporate voluntary environmental management systems. It purports that efforts made by the government of Cameroon to address industrial pollution have had minimal impacts on industrial pollution along the coast of Cameroon and submits that the EMS process in these industries is still at its infancy. Moreover, it is argued that a plethora of barriers still prevail that deter a rigorous implementation of EMS in these industries. On the basis of this, the thesis advances a comprehensive strategy for the effective and efficient management of industrial pollution along the coast of Cameroon and emphasizes that a holistic or concerted approach from all stakeholders is absolutely mandatory for the successful implementation of the recommended strategies.
By offering good ride safety and ride comfort to passenger cars, active suspensions have attracted more and more attentions of investigators. Numerous approaches of designing controller for active suspension systems have been introduced mostly restricted to linear time-invariant systems. In this dissertation, optimization methods are applied to a special three degree-of-freedom spatial car model with active suspensions to define an optimal controller. The optimal control law with state-feedback and disturbance-feed forward parts is derived by extending the linear-quadratic regulator (LQR) control to linear systems with measurable disturbances and combining it with a multi-criterion optimization (MCO) procedure. This allows to reduce the number of design variables of the MCO problem significantly. The approach is applied also to gain-scheduling control of the linear-parameter varying spatial car model. The effectiveness of the designed controller with respect to ride safety and ride comfort of the car in yaw motion is demonstrated through the simulation of double-lane-change maneuvers, where the paths are found by an optimization procedure.
Im Rahmen der Arbeit werden nutzungs- und standortspezifische Hintergrundwerte für organische Schadstoffe (PAK, BaP und PCB) in Brandenburger Oberböden abgeleitet. Dabei wird der Medianwert im Sinne eines Hintergrundwertes, der den Normalzustand beschreibt, verwendet. Das 90er Perzentil charakterisiert eine den Normalzustand überschreitende Schadstoffkonzentration und fungiert als Referenzwert. Um den Transfer von PAK und PCB vom Boden in die Pflanze zu ermitteln, wurden Gefäßversuche mit für Brandenburg typischen Böden und Kulturen sowie Erhebungsuntersuchungen auf landwirtschaftlichen Flächen ausgewertet. Geprüft wurde der Schadstofftransfer in die Fruchtarten Mais, Kartoffel, Möhre, Salat, Spinat, Gras und Weizen. Festzustellen war, dass sich der PAK- und PCBTransfer in die Pflanze unter den Bedingungen der relativ leichten und schlecht mit organischer Substanz versorgten Böden des Landes Brandenburg auf niedrigem Niveau bewegt.
Aim of the study In this thesis, the recovery of biogas from Unsorted Municipal Solid Waste with high methane content was investigated. Special attention was given to unsorted municipal solid waste since its management is posing a big challenge for solid waste management authorities especially in developing countries (e.g. Accra, Ghana). Common solid waste management practice in most of the communities involves having the entire components of the waste mixed together and deposited in bins or on a bare ground at locations within communities and subsequently hauled to the dumpsite by the waste authority. In a laboratory study, a simulated waste was developed representing the real waste situation in Accra, Ghana to leach out the biodegradable organic fraction and subsequent biogas recovery. Method of investigation In order to optimize the biodegradation of Unsorted Municipal Solid Waste, the double-stage anaerobic digester with optimum design capability and with both intra and inter liquid recirculation, and microaerophilic hydrolysis conditions was employed. In order to biomethanize the waste, the following hypotheses were tested: · Effect of water flow rate (dilutions) on the extent of hydrolysis/ liquefaction. · Solid retention time and biodegradation. · Temperature on the extent of hydrolysis. · Effect of preprocessed feeding material on hydrolysis and gas yield. Results and technical applicability The results indicate that the various conditions tested are effective in determining the biogas production from the Unsorted Municipal Solid Waste. Following several runs for the optimization process, volume and mass reduction of 30±19% and 42±13% was achieved respectively. Importantly, almost 42% of the organic total solids reduction with equivalent of methane yield of 232±66 l CH4/kg OTS was obtained. A concept is developed for the application of the double-stage digester for the biomethanization of Unsorted Municipal Solid Waste. This concept involves the appropriate optimum conditions required for the biodegradation process. Finally the potential of using Unsorted Municipal Solid Waste for commercial biogas production was emphasized.
Durch den Einsatz eines elektrischen Mehrmotorenantriebs können mechanische Komponenten, wie Getriebe und Differential, durch eine übergeordnete Steuerung ersetzt werden. In dieser Arbeit werden die Grundlagen zur Untersuchung eines solchen Fahrzeugantriebs an einem Laborversuchsstand geschaffen. Durch eine speziell ausgelegte übergeordnete Steuerung wird die experimentelle Untersuchung verschiedener Algorithmen für Fahrsicherheitssysteme und deren Funktion ermöglicht. Zum Einsatz kommen Axialflussmaschinen deren Bauform einen Einsatz als Radnabenmotor erlauben. Durch eine Anordnung von Belastungsmaschinen an der Antriebsachse erfolgt die Vorgabe realitätsnaher Belastungszustände und –profile. Vorteil gegenüber einem direkten Einbau und Funktionstest in einem Kraftfahrzeug ist die Möglichkeit das Fahrverhalten auch in kritischen Fahrsituationen untersuchen zu können. Das ganze ist ohne Gefährdung der Umgebung kostengünstig möglich.
Database caching techniques promise to improve the performance and scalability of client-server database applications. The task of a cache is to accept requests of clients and to compute them locally on behalf of the server. The content of a cache is filled dynamically based on the application and users' data domain of interest. If data is missing or concurrent access has to be controlled, the computation of the request is completed at the central server. As a result, applications benefit from quick responses of a cache and load is taken from the server. The dynamic nature of a cache, the need of transactional consistency, and the complex nature of a request make database caching a challenging field of research. This thesis presents a novel approach to the shared and parallel execution of stored procedure code between a cache and the server. Every commercial database product provides such stored procedures that are coded in a complete programming language. Given a request in form of such a procedure, we introduce the concept of split twin transactions that logically split the procedure code into two parts, say A and B, such that A is executed at the cache and B at the server in a simultaneous and parallel manner. Furthermore, we analyse the procedure code to detect suitable parts. To the best of our knowledge, this has not yet been addressed by any existing approaches. Within a detailed case study, we show that our novel scheme improves the performance of existing caching approaches. Furthermore, we demonstrate that different load conditions of the system require different sizes of the parts A and B to gain maximal performance. As a result, we extend database caching by a new dimension of optimization, namely by splitting of the procedure code into A and B. To solve this problem of dynamically balancing the code execution between cache and server, we define the maximum performance of a database cache over time and propose a stochastic model to capture the average execution time of a procedure. Based on the execution frequencies of primitive database operations, the model allows us to partially predict the response times for different sizes of A and B, hence providing a partial solution to the optimization problem.
Key management is a fundamental security service to enable secure wireless ad hoc networks (WAHN). To date existing key management solutions based on either public key infrastructures (PKI) or key pre‑distribution scheme (KPS) exhibit limitations for WAHNs. We firstly develop the Hybrid Key Management Infrastructure (HKMI) for WAHNs composed of moderate‑resource devices. The HKMI complements PKI with trust and cooperation protocols to construct an performance efficient security solution. We secondly develop the Deterministic Pairwise Key Pre-Distribution Scheme (DPKPS) for large‑scale dynamic WAHNs composed of low‑resource devices. The DPKPS applies a combinatorial design for the pre-distribution of multiple bivariate polynomial shares to WAHN nodes. Future work comprises further improving the resiliency of the DPKPS, completing a key management infrastructure on the basis of the DPKPS, the design of DPKPS‑based access control mechanisms, and the integration of the HKMI with the DPKPS in a unified key management architecture.
Hohe Nährstoffkonzentrationen können aquatische Ökosysteme stark belasten. Bei der integrierten Gewässerbewirtschaftung kommt der Quantifizierung der natürlichen Nährstoffsenken eine große Bedeutung zu. Für den anorganischen Stickstoff sind dies die biogene Assimilation und die benthische Denitrifikation. Denitrifikation wurde bisher vor allem auf der Prozessskala untersucht, eine räumlich differenzierte Erfassung auf mesoskaliger Ebene ist noch nicht erfolgt. Hauptziel dieser Arbeit ist die räumlich aufgelöste Quantifizierung des Nährstoffumsatzes - mit besonderer Berücksichtigung der Stickstoffretention – am Beispiel eines 70 km langen Flussabschnitts der Weißen Elster. Dies wird anhand von Längsschnitt- und Tag/Nacht-Beprobungen, bei denen auch der benthische Biofilm und die Sedimente berücksichtigt wurden, analysiert. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Durchführung von Modellanalysen. Es wurde eine modifizierte Version des Gewässergütemodells WASP verwendet. Damit wurden die Sensitivitäten morphologischer Faktoren untersucht sowie die Einfluss von Renaturierungsmaßnahmen auf den Nährstoffhaushalt analysiert. Unter sommerlichen Verhältnissen wurde eine erhebliche Stickstoffretention nachgewiesen. Auf der 70 km langen Fließstrecke werden bis zu 32% der in das Gewässer eingetragenen N-Fracht durch Denitrifikation eliminiert. Die Denitrifikation schwankt räumlich sehr stark: Der Stickstoffrückhalt liegt zwischen 0,2 und 1,25 mgN/(l·d), die mittlere Denitrifikationsrate schwankt zwischen 240 mgN/(m2d) in einem kanalisierten Abschnitt und 639 mgN/(m2d) in einem naturnahen Bereich. Von den untersuchten morphologischen Faktoren hat die Länge der Fließstrecke den größten Einfluss auf den Stickstoffrückhalt. Eine Verlängerung der Fließstrecke um 10% bewirkt eine Verringerung der Nitrat-Konzentration um 2,7%. Die Auswirkungen der im Rahmen einer Szenarienanalyse betrachteten Renaturierungsmaßnahmen auf die Stickstoffbelastung sind gering.
This thesis presents the design and implementation of the RF power amplifiers in modern silicon based technologies. The main challenge is to include power amplifier on a single chip with output power level in watts, operating at high frequencies where the transit frequency (fT) is just a few times higher than the operating frequency. This work describes the design procedure for bipolar and CMOS transformer-based Class-A, Class-AB and Class-B power amplifiers. The design procedure is based on the HICUM for bipolar and BSIM4 for CMOS transistor models and is divided in four parts: •Building a one transistor prototype power amplifier which is based on the analytical analysis of the output characteristics and transistor model. •Load-pull simulation to define the final input and output impedances. •Derivation of the analytical equations for the transformer-based matching network. •Design of the final transformer-based push-pull power amplifier. A good agreement between the proposed analytical analysis and large-signal (harmonic balance) simulation results proofs usefulness of the proposed power amplifier design approach. Additionally, it shows the contribution of the separated devices at the final design that helps to find a technology limits in the current circuit design. The main achievements include: •A 2.4 GHz power amplifier in 0.13 um CMOS technology. An output power of 28 dBm is achieved with a power added efficiency of 48 % at a supply voltage of 1.2 V [Vasylyev 04]. •Two 17 GHz power amplifiers in 0.13 um CMOS technology (one fully integrated while the other with external matching network) with output power exceeding 50 mW. The former exhibits a power added efficiency of 9.3 % while the latter a 15.6 % power added efficiency [Vasylyev 06]. •A fully integrated K and Ka bands power amplifier in 0.13 um CMOS technology. A 13 dBm output power along with power added efficiency of 13 % is achieved at an operating frequency of 25.7 GHz with 1.2 V supply [Vasylyev 05,a]. •A fully integrated power amplifier based on a novel power combining transformer structure in 28 GHz-fT SiGe-bipolar technology. A 32 dBm output power along with power added efficiency of 30 % is achieved at an operating frequency of 2.12 GHz with 3.5 V supply [Vasylyev 05,b].
In dieser Arbeit werden Untersuchungen von Agglomeratstrukturen in verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen hinsichtlich ihres Widerstandsverhaltens in Strömungen präsentiert. Daraus ableitend wird ein Porenmodell für offene Agglomeratstrukturen vorgeschlagen, das auf dem Hinzufügen von durchgehenden geraden Öffnungen entsprechender Größenordnung in Vollkugeln basiert. Die Wahl des Porensystems ist dabei an bekannte geometrische und strukturelle Eigenschaften der Agglomerate angelehnt. Die physikalisch begründete Vorstellung der Wirkung von Druck- und Reibungskräften unter verschiedenen Relativgeschwindigkeiten wird qualitativ bestätigt und ein quantitativer Bezug zur Oberfläche und anderen geometrischen Größen hergestellt. Des Weiteren werden Weiterentwicklungen der Messmethoden sowohl bei der Sedimentation als auch bei der mechanischen Fixierung beschrieben. Abschließend werden die elektrotechnischen Grundlagen für eine berührungslose Magnetfeldmessmethode angegeben.
A series of two-dimensional and three-dimensional quasi-steady state numerical simulations have been performed for the initial stages (seeding process) of the Czochralski (CZ) growth of oxide crystals using the finite element method (FEM). We have considered different cases and configurations with respect to real systems in the CZ-dielectrics laboratory of the Institute for Crystal Growth (IKZ). Using induction heating in metallic parts as heat source the fluid flow and temperature field were determined in the whole CZ system. The aim of these calculations was to investigate and reveal the effect of several parameters such as the geometry and location of an active afterheater with respect to the crucible, arrangement and design of thermal insulation, crucible bottom shape, and seed rotation rate on the flow and temperature field of the system and the seed-melt interface shape. The results demonstrate that the temperature and fluid flow in the gas domain is strongly affected by an active afterheater and its insulation as well as their geometry and position. The results also show the important role played by the seed rotation rate for influencing the shape of the seed-melt interface.
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.
Die derzeit verfügbaren Modelle zur Simulation von transienten Vorgängen 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 herkömmlichen Zweiachsmodellen spiegeln die Vorgänge 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 Wirbelströmläufers Hinweise zur Parametrierung des Modells gegeben. Es erfolgt ein Vergleich zwischen Rechnung, FEMAnalyse und Messung am Beispiel eines konkreten Motors.
In this work, growth and characterisation of 3C-SiC thin films, investigation of oxidation of thus prepared layers and Pr-silicate and AlON based interface with SiC have been studied. Chemical vapor deposition of 3C-SiC thin films on Si(001) and Si(111) substrates has been investigated. Prior to the actual SiC growth, preparation of initial buffer layers of SiC was done. Using such a buffer layer, epitaxial growth of 3C-SiC has been achieved on Si(111) and Si(001) substrates. The temperature of 1100°C and 1150°C has been determined to be the optimal temperature for 3C-SiC growth on Si (111) and Si(001) substrates respectively. The oxidation studies on SiC revealed that a slow oxidation process at moderate temperatures in steps was useful in reducing and suppressing the g-C at the SiO2/SiC interface. Clean, graphitefree SiO2 has been successfully grown on 3C-SiC by silicon evaporation and UHV anneal. For the application of high-k Pr2O3 on silicon carbide, plausible interlayer, Pr-Silicate and AlON, have been investigated. Praseodymium silicate has been prepared successfully completely consuming the SiO2 and simultaneously suppressing the graphitic carbon formation. A comparatively more stable interlayer using AlON has been achieved. This interlayer mainly consists of stable phases of AlN along with some amount of Pr-aluminates and CN. Such layers act as a reaction barrier between Pr2O3 and SiC, and simultaneously provide higher band offsets.
Primary and secondary data were collected during the period of January – May 2005 and questionnaires were issued between August – December 2004 to know the Status of Wildlife and its Utilisation in Faro and Benoué National Parks North Cameroon: Case study of the Derby Eland (Taurotragus derbianus gigas Gray, 1947) and the African Wild Dog (Lycaon pictus Temminck, 1840). The line transect method was used to assess wildlife population. Geographical Information System (GIS) maps of Faro and Benoué National Parks were drawn to show their distribution. Eleven different wildlife species were studied in Faro and Benoué National park. The density of Kobus kob in Faro was 0.39 animals/km² and 0.28 animals/km² in Benoué and that for Acelaphus buselaphus was 0.4 animals/km² in Benoué National park. The encounter rate was calculated for all other species and it was weak in Faro ranging from 0.009 – 0.01 while in Benoué it was higher ranging from 0.03 – 0.87. The highest encounter rate was from Benoué National Park for Loxodonta africanna. The total biomass for wildlife was 13,224.4 kg/km² with the higest percentage contribution of which 60.49% coming from Taurotragus derbianus gigas in Faro National Park.The total biomass in Benoué National Park was 37, 1839 kg/km² with the biomass for Taurotragus derbianus gigas as 20 kg/km² and percentage contribution of 9.68%. The higest percentage contribution to the total biomass in Benoué National Park was 85.52% coming from Loxodonta Africana. No observations or trace of the Lycaon pictus was seen in the two parks (Faro and Benoué) within the study period. Removal and replacement rates of Taurotragus derbianus gigas showed a polynomial shaped curve with periods of population increase and decrease with regards to yearly behaviour while the previewed Lycaon pictus for hunting showed a polynomial shaped curve while its actual removal dwindled on a straight line. Removal and replacement is not influenced by sport hunting activities alone but prey availability, absence and presence of predators, disease, car accidents and other human influences. However, the critical value for the exploitation (sport hunting) of wildlife over a period of 20 years in Faro and Benoué National Parks was necessary to be determined though it was a difficult attempt. Income generated from park activities had doubled from 42.8 million F CFA to 92.5 million F CFA in 2001. Categories of hunters coming to the parks for hunting activities were 90% non-residents, 6% residents and 4% nationals hunting by permit. The estimated annual revenue from wildlife was 91,185.00 Euros and 773,685.00 Euros in Faro and Benoué National Parks respectively. Taurotragus derbianus gigas had the highest value of 19,400 Euros in Faro National Park and 87,000 Euros in Benoué National Park. Both parks contribute 0.58% of the total revenue generated by wildlife in Faro and Benoué. There was a high level of awareness about conservation of the Taurotragus derbianus gigas and the Lycaon pictus. Also was a general willingness to pay for the conservation of resources though it was an issue of a social dilemma of choosing between self interest and collective gains. However, the population was willing to pay 500 F CFA to generate a conservation fund to sustain identified conservation projects. Assessing the management policy of the government, 40% of the population wish to be compensated for giving away their resource while 28% opt for exchange, 9% expropriation, 16% continuation and 1% had indicated no option (neutral).
Die durchgeführten Arbeiten standen in einem engen Zusammenhang mit Arbeiten der Firma HGN GmbH zur Erforschung von Grundlagen zur schonenden Grundwasserbewirtschaftung im Einzugsgebiet der Ise. Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung und Erprobung eines Modells zur Ermittlung des nachhaltig nutzbaren Grundwasserdargebots gemäß der EU-Wasserrahmenrichtlinie. Um zu einem auf ganz Niedersachsen übertragbaren Modell zu kommen, mussten mehrere einzelne Faktoren in eine Gesamtbetrachtung eingehen. In einem ersten Verfahrensschritt wurde das nutzbare Dargebot zum einen für einen Trockenzeitraum und zum anderen für eine normale Niederschlagsperiode berechnet. Es wurden je nach Berechnungsverfahren verschiedene Abschläge für geogene bzw. ökologische Faktoren in die Verfahren einbezogen. An dieses erste Berechnungsverfahren schließt sich in einem zweiten Verfahrensschritt ein Bewertungsschema zur Ermittlung der Sensitivität der Grundwasserkörper bzw. ihrer Vorfluter an. Die Auswahl der Eingangsparameter richtete sich dabei hauptsächlich nach den vorhandenen Daten zu Neubildung und Dynamik des Grundwassers sowie dem geologischen Aufbau. Um die Auswirkungen von Grundwasserentnahmen auf Gewässer und grundwasserabhängige Landökosysteme zu simulieren, wurden darüber hinaus Daten benötigt, die diesen Einfluss charakterisieren. Die Ermittlung der potentiellen Auswirkungen auf die grundwasserabhängigen Landökosysteme ist ein wichtiger Bestandteil dieser Arbeit und wird auf drei verschiedenen Wegen exemplarisch beschrieben. Zum einen als Basisabfluss-Analyse, als weiteres als Ermittlung der sensitiven Gewässerabschnitte und als letztes als Ermittlung des landschaftsnotwendigen Mindestwasserabflusses. Der erste Teil des Verfahrens zur Ermittlung des nutzbaren Grundwasserdargebots wurde größtenteils in Form von Berechnungen in Excel-Tabellen durchgeführt. Für den zweiten Teil des Verfahrens zur Ermittlung der sensitiven Gewässerabschnitte wurden die benötigten Daten größtenteils in ArcView eingelesen und zum Teil miteinander verschnitten.
Mit hoher Geschwindigkeit wechselnde qualitative und quantitative Marktanforderungen erfordern von Unternehmen geeignete Reaktionen. Die Umweltdynamik findet einerseits Eingang in die strategische Planung und führt andererseits im Ausführungssystem zu ungeplanter Turbulenz. Die taktische Ebene steht vor der Aufgabe, interne und externe Flexibilitätsanforderungen und die Flexibilitätspotentiale des Produktionsbereiches aufeinander abzustimmen. In der vorliegenden Arbeit wird ein in sich geschlossener Flexibilitätsmanagementzyklus entwickelt. Durch die Erstellung hybrider Simulationsmodelle wird es möglich, das Ausführungssystem mit diskreten Systembestandteilen detailliert abzubilden ohne auf die Beschreibung selbständigen Anpassungsverhaltens der Akteure durch Ausnutzung gegebener Handlungsspielräume in kontinuierlichen Modellbestandteilen verzichten zu müssen. Das Flexibilitätspotential des Produktionssystems wird auf diese Weise sichtbar und kann analysiert werden.
Die vorliegende Arbeit vermittelt die entsprechenden selbst entwickelten mathematischen Anwendungen auf die unterschiedlichen Einwanderungen der Flüssigkeiten in geometrisch unterschiedliche Porenbeton-Körper. Zudem wird nachgewiesen, dass man mittels der Gesetzmäßigkeiten bereits mittels wenigen Versuchen das Einwanderungsverhalten zuverlässig einstufen kann. Kennzeichnend für die Gesetzmäßigkeiten ist, dass sie nur wenige Hilfsgrößen enthalten, nämlich nur Flüssigkeitsaufnahme-Kennwerte und maximale Flüssigkeitsanreicherungs-Angaben. Die Arbeit beinhaltet zudem auch die Auswirkung von Porenbeton-Beschichtungen auf die Frost-Tau-Beständigkeit. Umfangreiche Schadensanalysen zeigen, dass Porenbetone außer den abträglichen Flüssigkeitseinwirkungen mit unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit auch anderen schädigenden Einflüssen unterliegen können.
Aufgrund fehlender oder eingeschränkt wirksamer Basisabdichtungen von Uranerzbergbau- Hinterlassenschaften kommt es häufig zur Kontamination des abströmenden Grundwassers mit Radionukliden und Arsen. Ziel der Dissertation war es, Grundlagen für eine nachhaltige und kostengünstige In-Situ-Immobilisierung von Arsen, Uran und Radium zu ermitteln. Hierfür sollte eine ‚Reaktive-Zonen’-Technologie genutzt werden, bei der partikuläre Eisen-materialien in den Grundwasserleiter injiziert werden. Zur As- und U- Immobilisierung konnten injizierbare Graugusspulver- bzw. nano-Eisen- Mengen (2g Fe/kg Quarzsand) und eine stimulierte, autotrophe Sulfatreduktion bzw. Eisensulfidfällung erfolgreich getestet werden. Eine anaerobe Radium- Immobilisierung war bei Zusatz von 6 g Grauguss-pulver/MnO2 –Gemisches (1:1)/kg Quarzsand am Effektivsten. Durch die Kombination der Eisenpartikelinjektion mit einem vorgeschalteten ‚Pneumatic Fracturing’ zur Erzeugung gut durchlässiger Fließkanäle konnten in Injektionsversuchen im Bench-Scale-Maßstab erste erfolgsversprechende Ergebnisse für einen späteren Praxiseinsatz erzielt werden.
Need to develop affordable housing is necessary because of the numerous homeless people living in the developing countries; the present work is an attempt to alleviate the housing problem facing populations of these countries. In the current investigations, a study programme illustrating the effect of various sisal, cement, cement-sisal and cassava proportions to the compressive strength, flexural strength, dry block density and porosity of compressed earth blocks (CEB) is outlined. A constant volume manual press has been used to fabricate earth blocks, at a fairly uniform pressure. The relationship of strength, block densities and porosity to reinforcement levels has been determined. A considerable increase in strength with increasing sisal fibres, cassava powder, cement as well as cement-fibre content within certain limits is observed. Results show that sisal fibre content outside these stated limits are detrimental to the strength characteristics of compressed soil blocks. The critical sisal fibre volume for soil-sisal mix has been established. Compression and flexural strength at optimal fibre content are comparable to those of soil blocks stabilized by the already well studied conventional binders as cement; besides, these results are not recorded in literature yet. Dry block densities and porosity reflect closely on the fibre, cement, cement-fibre and cassava content. Light optical microscopy (LOM) and scanning electron microscopy (SEM) analysis have been used to verify the block morphology. Compressed earth blocks manufactured from a limited addition of cassava powder to the soil, show improved strength. Indeed the ideal strength is above one recommended by various CEB standards. Past researchers have not documented any research related to cassava as a building material. Water vapour transmission properties of the earth blocks have been determined; values show that the earth blocks may provide better indoor air quality than conventional building materials like concrete. A simple method by which strength of earth blocks could be determined in the absence of laboratory facilities in the rural villages of Kenya and related regions has also been developed. Use of traditional hydraulic stabilizers like cement can significantly improve the strength of compressed blocks. These additives are, however, costly; a negative factor especially for the poor rural communities of the developing nations. This research has shown that the commercial binders can be replaced by cheap material, thus, sisal vegetable fibres and cassava powder. Besides, a new building material, thus compressed earth blocks stabilised with cassava powder has been developed. It should however, be mentioned that the roof construction should be done in such way that rain does not directly pound the compressed earth blocks when applied for building of walls.
Environmental consciousness of the modern society has projected recycling into the limelight as it has considerable potential for saving the earth’s limited resources, and potential offers opportunities for reducing environmental pollution. This dissertation presents a methodology developed for assessing the recycling-orientation of products in product design and a tool for carrying out the assessment. The design criteria for the recycling-orientation of products are formulated by investigating and analysing relevant product design constraints, including standards and regulations that facilitate and ease recycling. Essentially, this final dissertation comprises two parts: (1) the dissertation manuscript, (2) the assessment tool, “software.” The dissertation expatiates on the methodology employed and its implementation details for assessing the recycling-orientation of products both qualitatively and quantitatively at the design stage. Several recycling related product design standards were taken into account, including WEEE, RoHS, Eco-design, and DFR. The software comprises a series of decision stages; each stage controls different active facets of its functionalities. The assessment of the recycling-orientation of product design is achieved by virtually modeling a product from the product profile. The detail of how this works is demonstrated with a case problem. The opportunity for future development and software upgrading are discussed at the end.
Mit der vorliegenden Arbeit zum Abbau von Kohlenstoffverbindungen in bewachsenen Bodenfiltern konnte gezeigt werden, dass eine Abhängigkeit der Reinigungsleistung hauptsächlich von der hydraulischen Filterbelastung und der spezifischen Abbaubarkeit des Abwassers abhängt. Dieser Zusammenhang der Reinigungsleistung konnte empirisch für die Abwasserparameter CSB und BSB5 in eine mathematische Beziehung überführt werden. Mit dem vorliegenden empirischen Berechnungsansatz lassen sich die Reinigungsleistung von Bodenfiltern im Bezug auf organische Verbindungen ohne besondere Kenntnisse des Filteraufbaus und –betriebs vorhersagen. Als Eingangsparameter für den Berechnungsansatz sind das CSB:BSB5-Verhältnis und die hydraulische Filterbelastung notwendig, um die prozentuale Reinigungsleistung angeben zu können. Eine Gütediskussion des entwickelten Modellansatzes mit 35 Langzeitmessungen aus der Literatur ergab eine mittlere Abweichung der Berechungsergebnisse von der Realität von 0,52% für CSB und 0,13% für BSB5 innerhalb eines Vertrauensintervalls von ± 5,0%. In Nomogrammen grafisch aufbereitet, kann dieser Bemessungsansatz zur Diskussion von Belastungsszenarien, zur Anlagenüberwachung und zur Bemessung mehrstufiger Bodenfilter eingesetzt werden und eine belastbare Vorhersage der kohlenstoffbezogenen Reinigungsleistung innerhalb des Vertrauensintervalls geben.
BSE, MKS und Nitrofen waren die Schlagworte, die zu Beginn des 21. Jh. eine politische Agrarwende in Deutschland einleiteten. Es wurde deutlich, dass die primär unter staatlicher Verantwortung getragene Lebensmittelüberwachung lückenhaft war und neue Lösungswege eingeschlagen werden mussten. Qualitätssicherung wurde zur neuen Herausforderung für den Ernährungssektor. Die vorliegende Dissertation soll daher einen Know-how- und Methodentransfer von der Produktionsgüterindustrie in die Ernährungsbranche anregen. Anhand der Elemente des Konzeptes des Total Quality Management werden etablierte Qualitätssysteme auf Stärken und Schwächen hin untersucht und Optimierungsvorschläge unterbreitet. Schließlich wird in der Arbeit die Qualitätstechnik des Quality Function Deployment modifiziert und erweitert, um die konzeptionelle Entwicklung von Qualitätsinitiativen entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Lebensmittelproduktion zu verbessern.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgt eine Untersuchung des direkten Zusammenhanges von Personalführung, Führungsqualität und Unternehmenserfolg unter besonderer Berücksichtigung der Faktoren ’Intelligenz’ und ’Menschliche Zuverlässigkeit’, deren Wirkungsweisen vor allem wegen der Notwendigkeit der interdisziplinären Hinterfragung noch weitestgehend ungeklärt sind und deren Potenziale deshalb nicht bzw. nur unzureichend genutzt werden können. Als Ausgangspunkt fungiert die Intention, daß eine gezielte Entwicklung von Anteilen der menschlichen Intelligenz ein Erfolg versprechender Weg sein könnte, die Zuverlässigkeit von Führungskräften in Führer-Geführten-Interaktionen zur erhöhen. In Verbindung mit einer gesetzten Definition zum Begriff ’Menschliche Zuverlässigkeit’ wird ein direkter Zugang zur ’akademischen’, ’emotionalen’ und ’kreativen Intelligenz’ des Menschen gesehen, aus dem sich Möglichkeiten einer systematischen und praktikablen Beeinflussung der Entwicklung von Führungskräften ergeben. Auf der Grundlage der Ableitung eines ’arbeitsweltbezogenen’ Intelligenzkonzeptes sowie der Nutzung von Methoden wie z.B. dem ’Outdoor-Training’ oder dem ’Systemischen Coaching’ wird dabei der Kreis zu einer verbesserten Führungsqualität und damit auch zu einem erhöhten Unternehmenserfolg geschlossen. Wegen der großen Komplexität der Problemstellung sind im Rahmen der Bearbeitung dieser Dissertation auch immer wieder neue Fragen entstanden, die weiterführenden wissenschaftlichen Arbeiten vorbehalten bleiben müssen. Zu diesen erfolgt ein Ausblick.
Flexible Dünnschichtsolarzellen erfordern eine ebenfalls flexible Verkapselung, um das Absorbermaterial (z.B. Kupfer - Indium – 2 Selenide (CIS) vor der Eindiffusion von Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen zu schützen. Diffusionsbarrieren auf Tantal-Silizium Basis sind z. Z. bevorzugtes Material um die Kupferdiffusion in modernen Halbleiterbauelementen zu verhindern. In dieser Arbeit werden Tantal-Silizium-Stickstoff und Tantal-Silizium-Sauerstoff Schichten für die Verkapselung von zukünftigen flexiblen Dünnschichtsolarzellen untersucht und optimiert. CIS-Solarmodule wurden mit dünnen, auf Tantal basierten Barrieren beschichtet. Die Barrierewirkung der Verkapselung wurde untersucht, indem die Veränderungen des Wirkungsgrades dünnschichtverkapselter Module während eines 1000-stündigen beschleunigten Alterungstest bestimmt wurden. Eine wesentliche Verbesserung der Barrierewirkung gegen die Eindiffusion von Feuchtigkeit wurde mit einer reaktiv gesputterten Doppelschicht aus 250 nm Ta-Si-O und 15 nm Ta- Si-N erreicht. Dieses Doppelschichtsystem erreicht bei einer Dicke von 265 nm eine vergleichbare Schutzwirkung wie eine ca. 5 µm dicke Schicht aus SiO2.