Hier werden aktuelle Bachelor- und Master-Arbeiten, Advanced Design Projekte (ADPs) und Advanced Research Projekte (ARPs) aus dem Fachgebiet veröffentlicht.
Masterthesis
Aufgrund der zunehmenden extremen Wetterbedingungen kommt es immer häufiger zu Vereisungsereignissen an Flugzeugen. Die Analyse dieses Phänomens hat insbesondere im Bereich der Flugsicherheit zunehmend an Bedeutung gewonnen. Ein wesentlicher Faktor für die Vereisung ist das Auftreten von unterkühlten großen Tröpfchen (SLD), also Wassertröpfchen, die bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt in der Luft schweben. Bisherige Experimente in der Wissenschaft haben sich vorwiegend auf den normalen Aufprall dieser Tröpfchen auf feste Oberflächen mit geringen Geschwindigkeiten konzentriert.
Unsere Forschung zielt darauf ab, dieses Verständnis zu erweitern, indem wir rotierende Oberflächen und hohe relative Aufprallgeschwindigkeiten berücksichtigen. Dieser Ansatz simuliert realitätsnah die Bedingungen, denen ein Flugzeugflügel ausgesetzt ist.
Das Projekt besteht darin, eine bestehende Versuchsanordnung für den Aufprall einzelner Wassertropfen mit einer rotierenden Scheibe zu verwenden und mit Hilfe eines chromatischen Zeilensensors (CLS) die Dicke der auf der Scheibe gebildeten Eisschicht zu messen.
Betreuer/in: Reda Kamal, M.Sc.
Masterthesis
Extreme Wetterbedingungen tragen zunehmend zu Vereisungsereignissen an Flugzeugen bei, die erhebliche Sicherheitsrisiken darstellen. Die Analyse dieses Phänomens hat insbesondere im Bereich der Flugsicherheit zunehmend an Bedeutung gewonnen.
Unsere Forschung zielt darauf ab, die damit verbundenen Phänomene besser zu verstehen, indem wir den Aufprall einzelner Tropfen auf bewegliche Oberflächen bei hohen relativen Aufprallgeschwindigkeiten und die damit verbundene Wärmeübertragung analysieren. Dieser Ansatz simuliert die realen Bedingungen, denen Flugzeugflügel ausgesetzt sind, sehr genau.
Das Projekt umfasst die Simulation der konjugierten Wärmeübertragung eines einzelnen Wassertropfens auf ein sich bewegendes Substrat, um vorhandene experimentelle Infrarot-Bilddaten zu replizieren.
Betreuer/in: Reda Kamal, M.Sc.
Masterthesis
Der Aufprall von Sprühnebel auf dünnwandige Filme ist ein wichtiger Prozess in vielen industriellen Anwendungen, beispielsweise bei der Sprühkühlung oder Verbrennung. In diesem Prozess ist der Aufprall einzelner Tröpfchen ein wesentlicher Bestandteil. Dieser wird durch hydro- und thermodynamische Mechanismen beeinflusst. Ein Ergebnis ist der sogenannte Koronaspritzer, bei dem zahlreiche Sekundärtröpfchen entstehen. Diese können einen erheblichen Einfluss auf den Gesamtprozess haben. Daher ist es sehr wichtig, diesen Prozess zu verstehen und vorherzusagen.
In dieser Arbeit wird der Koronaspritzer experimentell untersucht. Hierzu sollen Tropfenaufprallversuche mit einem bestehenden Versuchsaufbau und Hochgeschwindigkeitsbildgebung durchgeführt werden. Dabei sollen die Betriebsparameter systematisch variiert werden, um verschiedene Einflüsse zu untersuchen. Dies wird durch die Verwendung verschiedener Flüssigkeiten (Wasser, Silikonöle usw.) sowie durch Veränderung anderer Parameter, wie beispielsweise Filmtemperatur und Filmdicke, erreicht. Die Messungen werden anschließend mit Bildverarbeitungsalgorithmen ausgewertet. Ein Schwerpunkt der Auswertung liegt auf der Erweiterung bestehender Modelle für die Spritzschwelle sowie auf der Analyse des sekundären Spritzens (Tropfengröße und Geschwindigkeitsverteilung).
Betreuer/in: Lukas Weimar , M.Sc.
13.06.2025
Advanced Design Project (ADP)
Nach einem Flug bei Minusgraden erreichen die Flugzeugflügel eine Temperatur von unter 0°C. Wenn diese Flügel mit einer Wolke interagieren, entwickeln sie Eisstrukturen. Die ungeschützten Bereiche des Flügels bergen das Risiko der Rückvereisung. Einer dieser Bereiche und unser Interessengebiet sind die Rillen in der Nähe der Klappen und Störklappen. Jede reale Rille muss eine Krümmung aufweisen, die auch für die Untersuchung des Flüssigkeitstransports wichtig ist. In der Literatur wurde eine solche Rille bereits unter isothermen Bedingungen untersucht. Die Auswirkungen der Wärmeübertragung und des Phasenwechsels, die bei der Vereisung von Flugzeugen eine große Rolle spielen, wurden jedoch nie diskutiert. Um diese Effekte zu erfassen, muss eine bekannte, aber stark benetzbare Oberfläche verwendet werden. Da Eis super-hydrophil ist, wird die Ausbreitung der Rinnsale und damit auch die vom Eis beeinflussten Zonen innerhalb der Rillen vergrößert.
Betreuer/in: Prof. Dr.-Ing. Jeanette Hussong
Masterthesis
Elektrische Maschinen erzeugen Wärme aufgrund von elektrischen Verlusten und mechanischer Reibung, wobei die Kühlung im Rotor-Stator-Spalt in der Regel auf die Luftzirkulation beschränkt ist. In dieser Studie wird die Wirkung der Einführung kleiner Flüssigkeitströpfchen in den Luftstrom zur Verbesserung der Wärmeübertragung untersucht. Durch die Untersuchung der aerosolbasierten Kühlung zielt diese Forschung darauf ab, das Wärmemanagement zu verbessern und die Effizienz elektrischer Maschinen zu erhöhen. Im Rahmen des Projekts wird ein kleiner Spalt (Außenzylinder) konstruiert und an einen bestehenden Aufbau angeschlossen. Anschließend werden Experimente zur Erzeugung und Analyse der Aerosolströmung im Spalt durchgeführt. Die Auswirkungen der Tröpfchen werden aufgezeichnet und analysiert, dann wird der Aerosolgenerator mit 3 verschiedenen Düsen charakterisiert.
Betreuer/in: Samaneh Abdi Qezeljeh, M.Sc.
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05.11.2024
Masterthesis
Im Rahmen des Forschungsprojektes FlowForLife wird ein mikrofluidisches Versorgungsnetzwerk für 3D Zellverbände entwickelt. Ein Teilaspekt der Netzwerkauslegung ist der Sauerstofftransport in der Umgebungsmatrix. Um diesen zu charakterisieren werden der Umgebungsmatrix Sauerstoff quenchende, lumineszente Partikel zugemischt. An jedem Partikel kann eine Sauerstoffkonzentration bestimmt werden.
Auf Basis dieser punktförmigen Konzentrationsdaten soll das Strömungsfeld in der porösen Umgebungsmatrix bestimmt werden. Dazu muss eine Lösung für die Konvektions-Diffusions-Gleichung gefunden werden, die das gemessene Konzentrationsfeld repräsentiert. Dabei muss die Massenerhaltung und Impulserhaltung für das zugrunde gelegte Strömungsfeld erfüllt sein. Eine Vielversprechender Ansatz um eine solche Lösung zu finden sind Physical-Informed-Neuronal-Networks (PINNs). In dieser Arbeit soll ein PINN-Code entwickelt werden und die erreichbare Genauigkeit evaluiert werden.
Betreuer/in: Till Werner, M.Sc.
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Advanced Design Project (ADP)
Im Rahmen des Forschungsprojektes FlowForLife wird ein mikrofluidisches Versorgungsnetzwerk für 3D Zellverbände entwickelt. Dazu werden Mikrokanäle im Hinblick auf ihre Durchströmung untersucht sowie der Sauerstofftransport in das umliegende Medium bzw. Gewebe. Der Sauerstofftransport von angereichertem Fluid in die umliegende Hydrogelmatrix soll mithilfe von phosphoreszierenden Partikeln gemessen werden.
Betreuer/in: Till Werner, M.Sc.
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