Fakultät Maschinenbau
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Comprehensive experimental and numerical parameter studies on the impact of isolated vortex generator pairs and complex vortex generator arrays onto a strong shock-/boundary layer interaction are presented within the context of this thesis. The effects of vortices, especially as they interact with each other are discussed in terms of their impact on the boundary layer development, the shock characteristics and the overall aerodynamic performance of the aerofoil. The presented results have been obtained from wind tunnel experiments with a simple flat plate with superimposed pressure gradient as well as with a more comprehensive model of a supercritical transonic aerofoil. In addition complex numerical parameter studies on a supercritical aerofoil in free stream conditions have been conducted. This work is designed for gaining a better understanding of the fundamental mechanisms of vortex generator/shock/boundary-layer interaction in order to achieve improved flight performance in terms of drag reduction, avoidance or at least postponement of separation onset and shock oscillation as well as lift improvement by application of optimised vortex generator configurations.
Im Rahmen dieser Arbeit werden experimentelle und numerische Parameterstudien von einzelnen Wirbelgeneratorpaaren und komplexeren Wirbelgeneratoranordnungen bezüglich ihres Einflusses auf eine starke Stoß-/Grenzschicht-Wechselwirkung vorgestellt. Dabei werden die Einflüsse von Wirbeln, insbesondere die Auswirkungen ihrer Wechselwirkungen untereinander, auf das Grenzschichtverhalten, die Stoßcharakteristik und insgesamt auf die aerodynamische Leistung des betrachteten Profils diskutiert. Dazu wurden sowohl Windkanalversuche am einfachen Modell einer ebenen Platte mit aufgeprägtem Druckgradienten sowie an einem Modell eines superkritischen transsonischen Profils durchgeführt. Ergänzend wurden komplexe nume-rische Parameteruntersuchungen an einem Profil in freier Anströmung ausgeführt. Es ist das Ziel, ein besse-res Verständnis der Mechanismen der Wirbelgenerator-/Stoß-/Grenzschicht-Wechselwirkung zu gewinnen, um durch optimierte Anwendung von Wirbelgeneratoren eine Verbesserung der Flugleistungen erzielen zu können. Die Schwerpunkte liegen dabei auf der Reduktion des Widerstandes, der Vermeidung bzw. Verzöge-rung von Strömungsablösung und Stoßschwingung sowie auf der Erhöhung des Auftriebs.
The high frequency oscillation artificial respiration technique is often the last hope for patients to survive highly damaged lung tissue. The mortality can significantly be reduced. In
comparison to conventional artificial respiration the applied volume flow rate and pressure is significantly lowered in order to avoid further damaging of lung tissue and remaining intact alveolae. However, the physical mechanism of transport of oxygen to the aeriols under high frequency oscillation is not well understood. In the upper part of the lung convection is dominant, in contrast, the gas exchange in the lower parts of the lung is mainly driven by diffusion. It is not clear how associated gradients of concentrations of different molecular species are then achieved. Highly oscillating fluid flows has been a long research topic in fluid dynamics. It is known that oscillating pressure fluctuations are able to induce secondary flows, in particular, in curved ducts and pipes. The question is, whether the trachea enforces the generation of secondary flow by its kidney like cross section geometry. The influence of molecular species of different densities onto the formation of secondary flows and the convectional transport within the trachea is investigated. In order to clarify the physical mechanisms behind flow simulations have been conducted by using state of the art CFD techniques.
Patients with juvenile retinal dystrophy often report that they are unaware of their central scotoma, suggesting the presence of perceptual filling-in. We used functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) to determine possible neural correlates of perceptual filling-in in patients with retinal distrophy and clinically established central scotoma in both eyes. The data of 5 patients (Stargardt disease, cone-rod dystrophy; mean age 45 yrs; scotoma diameter 10-20°) and of 5 normally sighted controls were analyzed. Fixation behaviour and perimetry were measured with a Nidek microperimeter. Magnetic resonance imaging was performed using a Siemens 3T Allegra scanner. We stimulated the central visual field (30 deg) with a vertically oriented, low spatial frequency (1 c/deg) high-contrast sinewave grating that was either a) continuous, or b) was interrupted by a central grey disk. The disk was either slightly larger than the scotoma (detectable on 75% of trials) or slightly smaller (detectable on 25% of trials). To control for attention, an eccentric fixation task was performed during scanning. Data were analyzed using SPM8 (GLM with ROI analysis to obtain percent signal change for foveal projection zone). Results: for all patients, the BOLD signal in the foveal projection area was significantly higher for the small disk (i.e., condition leading to complete filling-in) than for the large disk (i.e., no filling-in). This effect was absent in the control subjects. Our findings support the existence of an active neural process that leads to filling-in in patients with central visual field scotomata.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Untersuchungen zur thermischen Ermüdung der Magnesiumbasislegierung AZ31 im Temperaturbereich zwischen +50°C und +290°C. Die Experimente erfolgten unter konstanter Totaldeformation (out-of-phase-Beanspruchung) und es wurde der Verlauf der Spannungsamplitude sowie der plastischen Dehnungsamplitude über die Zahl der Temperaturzyklen ermittelt. Insbesondere wurde der Einfluss einer mechanischen Oberflächenbehandlung (Festwalzen) sowie von Haltezeiten auf den Verlauf der Schädigung untersucht. In beiden Fällen konnte kein signifikanter Unterschied zu unbehandelten Proben bzw. Beanspruchungen ohne Haltezeit festgestellt werden, welches auf die Wechselwirkungen zwischen Verformungs- und Rekristallisationsprozessen bei der thermischen Ermüdung zurückzuführen ist.
Manuelle Kommissioniersysteme sind aufgrund ihrer Flexibilität weit verbreitet, jedoch treten bei diesen auch vermehrt Kommissionierfehler auf, die weitreichende Folgen haben können. Deshalb werden zu Beginn des Beitrags die Auswirkungen und Ursachen von Kommissionierfehlern betrachtet. Der Fokus des Beitrags liegt auf der Darlegung von Möglichkeiten zur Fehlervermeidung. Dabei wird ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt, der Maßnahmen aus den Handlungsfeldern Technik, Prozess, Organisation und Motivation umfasst. Als Ausblick auf zukünftige technische Hilfsmittel zur Fehlervermeidung wird das Augmented-Reality-unterstützte System Pick-by-Vision aus der Forschung vorgestellt, das wesentliche Vorteile existierender Techniken der Informationsbereitstellung vereinigt.
First results regarding the realisation of multi-material components manufactured by Laser Beam Melting of polymers and metals are published. For realising composite structures from polymer powders by additive manufacturing, at first relevant material properties regarding compatibility have to be analysed. The paper shows the main requirements for compatibility between different materials and offers first results in form of a compatibility matrix of possible combinations for composite structures.For achieving gradient properties of additively manufactured metal parts by using composite materials the composition of alloying components in the powder and adapted process strategies are varied. As an alternative to atomizing pre-alloyed materials, mixtures of different powders are investigated.
Neue Prozessstrategien zur Herstellung von Multi- Material-Bauteilen und Gradientenwerkstoffen
(2012)
Das additive Fertigungsverfahren, dem gemeinhin die größten Potentiale zugesprochen werden, ist das Laserstrahlschmelzen im Pulverbett von Kunststoffen (LSS-K) und von Metallen (LSS-M). Wie bei anderen Techniken der additiven Fertigung werden Bauteile direkt aus CAD-Dateien ohne zusätzliche Werkzeuge bei enormer konstruktiver Freiheit gefertigt. Die resultierenden Werkstoffeigenschaften sind vergleichbar mit konventionelleren Prozessrouten wie etwa dem Spritzgießen thermoplastischer Polymere beziehungsweise auf der Seite der Metalle dem Schmieden oder Gießen. Derzeit wird der Einsatz des LSS zur Fertigung von Endprodukten in kleinen Stückzahlen erschwert von nicht ausreichender Prozessstabilität und, insbesondere bei Kunststoffen, von der eingeschränkten Werkstoffauswahl. Bisher werden für beide Werkstoffklassen Bauteile aus jeweils einem einzigen Ausgangsmaterial hergestellt. Näherungsweise erzeugt LSS also einheitliche Materialeigenschaften über das gesamte Bauteil hinweg. Ein Ansatz, der in den Teilprojekten A5 und B6 des Sonderforschungsbereichs 814 verfolgt wird, ist die Realisierung von Multi-Material-Bauteilen mittels LSS-K beziehungsweise LSS-M.