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Universitätsverlag Ilmenau - Liste ohne Zusammenfassungen

Liste ohne Zusammenfassungen

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Erstellt: Thu, 02 Apr 2020 23:17:11 +0200 in 0.0356 sec


Feldkamp, Niclas;
Wissensentdeckung im Kontext der Produktionssimulation. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - 1 Online-Ressource (XII, 217, XIV-XX Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

- In: Universitätsverlag Ilmenau

Die diskrete Simulation stellt eine wichtige und etablierte Methode zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens von komplexen Produktions- und Logistiksystemen dar. Sie ist daher zur Planung, Steuerung und Kontrolle solcher Systeme unerlässlich, beispielsweise in der Automobilindustrie oder in der Halbleiterfertigung. Klassische Simulationsstudien zielen in diesem Kontext üblicherweise darauf ab, typische, vorab definierte Fragestellungen zu beantworten. Dies geht oftmals einher mit der Simulation und Analyse einiger weniger vorab definierter Szenarien. Wirkzusammenhänge, die über diesen definierten Projektrahmen hinausgehen, bleiben daher eventuell unentdeckt. Auf der anderen Seite erwachsen mit steigender Rechenleistung und der allgemeinen Verfügbarkeit von Big-Data-Infrastrukturen neue Möglichkeiten zur Durchführung von sehr großen Bandbreiten von Simulationsexperimenten, um das Verhalten des Modells möglichst vollständig abzudecken und automatisiert auszuwerten. Dies wird allgemein als Data Farming bezeichnet. Ziel dieser Arbeit war es, die Methode des Data Farming für die Nutzung zur Wissensentdeckung in Produktionssimulationen zu übertragen und weiterzuentwickeln. Dazu wurde ein ganzheitliches Konzept ausgearbeitet, um unbekannte, versteckte und potenziell nützliche Wirkzusammenhänge in großen Mengen von Simulationsdaten entdecken zu können. Das Konzept beinhaltet hierzu die Auswahl geeigneter Experimentdesignmethoden, die Anwendung und Ausgestaltung von geeigneten Data-Mining-Verfahren in einem dafür zweckmäßigen und zielgerichteten Analyseprozess sowie die Definition geeigneter Visualisierungs- und Interaktionsmethoden zur iterativen, anwenderorientierten Analyse großer Mengen von Simulationsdaten. Darüber hinaus wurde das Konzept in einem ganzheitlichen Softwareframework prototypisch implementiert. Die Anwendbarkeit des Konzeptes wurde anhand von vier Fallstudien aufgezeigt und validiert. Die Fallstudien beinhalteten hierbei zwei akademische Laborstudien sowie zwei Industrieanwendungsfälle.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00040526
Feldkamp, Niclas;
Wissensentdeckung im Kontext der Produktionssimulation. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - XII, 217, XIV-XX Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

ISBN 978-3-86360-210-9

Die diskrete Simulation stellt eine wichtige und etablierte Methode zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens von komplexen Produktions- und Logistiksystemen dar. Sie ist daher zur Planung, Steuerung und Kontrolle solcher Systeme unerlässlich, beispielsweise in der Automobilindustrie oder in der Halbleiterfertigung. Klassische Simulationsstudien zielen in diesem Kontext üblicherweise darauf ab, typische, vorab definierte Fragestellungen zu beantworten. Dies geht oftmals einher mit der Simulation und Analyse einiger weniger vorab definierter Szenarien. Wirkzusammenhänge, die über diesen definierten Projektrahmen hinausgehen, bleiben daher eventuell unentdeckt. Auf der anderen Seite erwachsen mit steigender Rechenleistung und der allgemeinen Verfügbarkeit von Big-Data-Infrastrukturen neue Möglichkeiten zur Durchführung von sehr großen Bandbreiten von Simulationsexperimenten, um das Verhalten des Modells möglichst vollständig abzudecken und automatisiert auszuwerten. Dies wird allgemein als Data Farming bezeichnet. Ziel dieser Arbeit war es, die Methode des Data Farming für die Nutzung zur Wissensentdeckung in Produktionssimulationen zu übertragen und weiterzuentwickeln. Dazu wurde ein ganzheitliches Konzept ausgearbeitet, um unbekannte, versteckte und potenziell nützliche Wirkzusammenhänge in großen Mengen von Simulationsdaten entdecken zu können. Das Konzept beinhaltet hierzu die Auswahl geeigneter Experimentdesignmethoden, die Anwendung und Ausgestaltung von geeigneten Data-Mining-Verfahren in einem dafür zweckmäßigen und zielgerichteten Analyseprozess sowie die Definition geeigneter Visualisierungs- und Interaktionsmethoden zur iterativen, anwenderorientierten Analyse großer Mengen von Simulationsdaten. Darüber hinaus wurde das Konzept in einem ganzheitlichen Softwareframework prototypisch implementiert. Die Anwendbarkeit des Konzeptes wurde anhand von vier Fallstudien aufgezeigt und validiert. Die Fallstudien beinhalteten hierbei zwei akademische Laborstudien sowie zwei Industrieanwendungsfälle.



Höpping, Kristian;
Ein Beitrag zur Potenzialanalyse von reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystemen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 1 Online-Ressource (XXX, 253, A-60 Seiten). . - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte. - Band 11)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Bei der Wahl des optimalen Reifenfülldrucks besteht ein sehr großes Spannungsfeld zwischen sich gegenüberstehenden Komfort-, Sicherheits- und Umweltanforderungen. Eine intelligent geregelte Reifenfülldruckregelanlage (RDRA), die den Reifeninnendruck hochdynamisch und radselektiv in Abhängigkeit des Fahrzeug- und Fahrbahnzustands adaptiert, verspricht ein großes Potenzial zur Minimierung der Zielkonflikte. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird eine Methodik zur Realisierung und Bewertung der Leistungsfähigkeit eines reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystems erarbeitet. Die Entwicklung eines Reifenmessanhängers sowie eines Corner-Modul-Prüfstands als mobile bzw. stationäre Prüfeinrichtung zur Charakterisierung von Reifeneigenschaften unter Real- bzw. Laborbedingungen sowie die Erarbeitung einer Mess- und Auswertemethode erlauben die Untersuchung des Kraftschlussverhaltens von Reifen. Neben der Bewertung verschiedener Einflussgrößen quantifizieren die analysierten Messergebnisse erstmals den Einfluss großer Reifenfülldruckvariationen auf das Umfangskraftverhalten von Pkw-Reifen. Da die Reifencharakteristiken, die im Labor auf Prüfstandstrommeln sowie auf realer Asphaltfahrbahn erfasst wurden, teilweise voneinander abweichen, wird eine Umrechnungsmethode erarbeitet, die den Fahrbahnkrümmungseinfluss berücksichtigt. Das Verfahren erlaubt es, Umfangskraftbeiwert-Schlupf-Kennlinien anhand von Reifenlatschmessungen zu skalieren. Schließlich wird die allgemeingültige Anwendbarkeit des Umrechnungsverfahrens sowie der Einfluss der Fahrbahnbeschaffenheit auf das bestimmte Kraftschlussverhalten diskutiert. Der Reifen ist das einzige Bindeglied zwischen dem Kraftfahrzeug und der Fahrbahn. Für numerische Analysen ist die Wahl geeigneter Reifenmodelle sowie die Gewährleistung geringer Approximationsfehler daher unabdingbar. Zur Abbildung des Reifenverhaltens werden die für Fahrdynamiksimulationen besonders relevanten Magic Formula-, HSRI- und Deur-Reifenmodelle für große Reifenfülldruckvariationen erweitert. Eine entwickelte Parametrisierungsmethode erlaubt es, die Koeffizienten der Modelle anhand der Messdaten zu identifizieren. Mit den im Rahmen der hier vorliegenden Forschungsarbeit eingeführten Modellerweiterungen wird erstmals die Möglichkeit geschaffen, mit den genannten Reifensimulationsmodellen große Reifenfülldruckvariationen zu berücksichtigen. Ein entwickeltes Gesamtfahrzeug-Co-Simulationsmodell zur numerischen Berechnung des Fahrdynamikverhaltens von Kraftfahrzeugen erlaubt, neben der Implementierung der erweiterten Reifenmodellgleichungen, die Integration eines parametrisierten Radschlupfregelsystems sowie einer erarbeiteten Reifenfülldruckregelanlage als MIL-Modelle. Der interdisziplinäre und ganzheitliche Simulationsansatz bietet erstmals die Möglichkeit, den Einfluss einer radselektiven, hochdynamischen Reifenfülldruckadaption auf die Fahrdynamik von Kraftfahrzeugen zu bewerten. Der Einfluss verschiedener Parametervariationen sowie die Analyse unterschiedlicher Regelphilosophien auf das im Fokus der Forschung stehende Bremswegverkürzungspotenzial wird dargestellt. Die Resultate erlauben die Schlussfolgerung, dass mithilfe einer gezielten Reifenfülldruckadaption der Bremsweg signifikant verringert werden kann. Schließlich werden die Komponenten einer Reifenfülldruckverstellanlage ausgelegt und, zusammen mit einer entwickelten Regelstrategie, in einem Demonstratorfahrzeug implementiert. Damit wird erstmals eine hochdynamische Reifenfülldruckregelanlage in einem Versuchsfahrzeug realisiert und die Möglichkeit geschaffen, das Potenzial einer intelligent geregelten, hochdynamischen Reifenfülldruckregelanlage als Fahrerassistenzsystem experimentell zu bewerten. Durch umfangreiche Fahrversuche auf einem Testgelände wird das Gesamtfahrzeug-Co-Simulationsmodell validiert. Ein Vergleich numerisch berechneter und experimentell analysierter Bremsweguntersuchungen erlaubt es, die Leistungsfähigkeit der erweiterten Reifenmodelle zur Simulation des Bremswegverkürzungspotenzials durch eine Reifeninnendruckadaption zu bewerten. Nicht zuletzt durch die Analyse des Kraftübertragungsverhaltens im Reifen-Fahrbahn-Kontakt mithilfe eines Radkraftsensors wird das Wirkprinzip eines reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystems nachgewiesen. Mit der vorliegenden Forschungsarbeit wird ein Beitrag zur simulativen und experimentellen Bewertung des Potenzials, insbesondere zur Bremswegverkürzung, eines reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystems geleistet.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000296
Höpping, Kristian;
Ein Beitrag zur Potenzialanalyse von reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystemen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - XXX, 253, A-60 Seiten. . - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte. - Band 11)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

ISBN 978-3-86360-209-3

Bei der Wahl des optimalen Reifenfülldrucks besteht ein sehr großes Spannungsfeld zwischen sich gegenüberstehenden Komfort-, Sicherheits- und Umweltanforderungen. Eine intelligent geregelte Reifenfülldruckregelanlage (RDRA), die den Reifeninnendruck hochdynamisch und radselektiv in Abhängigkeit des Fahrzeug- und Fahrbahnzustands adaptiert, verspricht ein großes Potenzial zur Minimierung der Zielkonflikte. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird eine Methodik zur Realisierung und Bewertung der Leistungsfähigkeit eines reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystems erarbeitet. Die Entwicklung eines Reifenmessanhängers sowie eines Corner-Modul-Prüfstands als mobile bzw. stationäre Prüfeinrichtung zur Charakterisierung von Reifeneigenschaften unter Real- bzw. Laborbedingungen sowie die Erarbeitung einer Mess- und Auswertemethode erlauben die Untersuchung des Kraftschlussverhaltens von Reifen. Neben der Bewertung verschiedener Einflussgrößen quantifizieren die analysierten Messergebnisse erstmals den Einfluss großer Reifenfülldruckvariationen auf das Umfangskraftverhalten von Pkw-Reifen. Da die Reifencharakteristiken, die im Labor auf Prüfstandstrommeln sowie auf realer Asphaltfahrbahn erfasst wurden, teilweise voneinander abweichen, wird eine Umrechnungsmethode erarbeitet, die den Fahrbahnkrümmungseinfluss berücksichtigt. Das Verfahren erlaubt es, Umfangskraftbeiwert-Schlupf-Kennlinien anhand von Reifenlatschmessungen zu skalieren. Schließlich wird die allgemeingültige Anwendbarkeit des Umrechnungsverfahrens sowie der Einfluss der Fahrbahnbeschaffenheit auf das bestimmte Kraftschlussverhalten diskutiert. Der Reifen ist das einzige Bindeglied zwischen dem Kraftfahrzeug und der Fahrbahn. Für numerische Analysen ist die Wahl geeigneter Reifenmodelle sowie die Gewährleistung geringer Approximationsfehler daher unabdingbar. Zur Abbildung des Reifenverhaltens werden die für Fahrdynamiksimulationen besonders relevanten Magic Formula-, HSRI- und Deur-Reifenmodelle für große Reifenfülldruckvariationen erweitert. Eine entwickelte Parametrisierungsmethode erlaubt es, die Koeffizienten der Modelle anhand der Messdaten zu identifizieren. Mit den im Rahmen der hier vorliegenden Forschungsarbeit eingeführten Modellerweiterungen wird erstmals die Möglichkeit geschaffen, mit den genannten Reifensimulationsmodellen große Reifenfülldruckvariationen zu berücksichtigen. Ein entwickeltes Gesamtfahrzeug-Co-Simulationsmodell zur numerischen Berechnung des Fahrdynamikverhaltens von Kraftfahrzeugen erlaubt, neben der Implementierung der erweiterten Reifenmodellgleichungen, die Integration eines parametrisierten Radschlupfregelsystems sowie einer erarbeiteten Reifenfülldruckregelanlage als MIL-Modelle. Der interdisziplinäre und ganzheitliche Simulationsansatz bietet erstmals die Möglichkeit, den Einfluss einer radselektiven, hochdynamischen Reifenfülldruckadaption auf die Fahrdynamik von Kraftfahrzeugen zu bewerten. Der Einfluss verschiedener Parametervariationen sowie die Analyse unterschiedlicher Regelphilosophien auf das im Fokus der Forschung stehende Bremswegverkürzungspotenzial wird dargestellt. Die Resultate erlauben die Schlussfolgerung, dass mithilfe einer gezielten Reifenfülldruckadaption der Bremsweg signifikant verringert werden kann. Schließlich werden die Komponenten einer Reifenfülldruckverstellanlage ausgelegt und, zusammen mit einer entwickelten Regelstrategie, in einem Demonstratorfahrzeug implementiert. Damit wird erstmals eine hochdynamische Reifenfülldruckregelanlage in einem Versuchsfahrzeug realisiert und die Möglichkeit geschaffen, das Potenzial einer intelligent geregelten, hochdynamischen Reifenfülldruckregelanlage als Fahrerassistenzsystem experimentell zu bewerten. Durch umfangreiche Fahrversuche auf einem Testgelände wird das Gesamtfahrzeug-Co-Simulationsmodell validiert. Ein Vergleich numerisch berechneter und experimentell analysierter Bremsweguntersuchungen erlaubt es, die Leistungsfähigkeit der erweiterten Reifenmodelle zur Simulation des Bremswegverkürzungspotenzials durch eine Reifeninnendruckadaption zu bewerten. Nicht zuletzt durch die Analyse des Kraftübertragungsverhaltens im Reifen-Fahrbahn-Kontakt mithilfe eines Radkraftsensors wird das Wirkprinzip eines reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystems nachgewiesen. Mit der vorliegenden Forschungsarbeit wird ein Beitrag zur simulativen und experimentellen Bewertung des Potenzials, insbesondere zur Bremswegverkürzung, eines reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystems geleistet.



Rabenbauer, Pascal;
Entwicklung eines bleifreien, niedrigschmelzenden und hochbrechenden Spezialglases für den Einsatz als Streuschichtmatrix in organischen Leuchtdioden. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - xiv, 138, XXXVIII Seiten. . - (Werkstofftechnik aktuell. - Band 20)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

ISBN 978-3-86360-208-6

Bleifreie, niedrigschmelzende und hochbrechende Spezialgläser wurden mit dem Ziel synthetisiert, diese als Streuschicht in einer organischen Leuchtdiode (OLED) zu verarbeiten und damit die interne Lichtauskopplung zu erhöhen. Ausgehend von ternären Systemen auf Basis eines B2O3- und/oder SiO2-Netzwerks wurden zunächst Bi2O3- respektive TeO2-haltige Gläser hergestellt. Darüber hinaus wurden der Einfluss und die Wirkungsweise weiterer Oxide auf diese Glassysteme analytisch erfasst. Ausgewählte Gläser wurden als Pulver zusammen mit 1-3 [my]m großen TiO2- oder SiO2-Streupartikeln zu einer Paste verarbeitet, in einem Siebdruckprozess auf ein Substrat aus Kalk-Natron-Silicatglas appliziert und abschließend verglast. Um daraus eine funktionsfähige OLED herzustellen wurde in einem Reinraumprozess auf die Komponente aus Substratglas und Streuschicht eine Schichtabfolge aus ITO-Anode, Emitterschichten und Kathode aufgebracht. Als besonders geeignet stellten sich Gläser aus dem System Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO-SrO-BaO (B:BSZSB) heraus. Mit ihnen konnten neben der Anpassung der Wärmeausdehnung an das Substrat auch die Brechzahlanpassung an die ITO-Anode mit nd = 1,90 ± 0,1, eine Transformationstemperatur Tg < 450 &ring;C und eine hohe Transmission im sichtbaren Bereich gewährleistet werden. Als ideal für die Verglasung von B:BSZSB-haltigen Schichten stellte sich ein Partikeldurchmesser d90 = 4,76 [my]m und eine möglichst enge Kornverteilung aus abgerundeten Partikeln dar. Die Partikel sollten dabei idealerweise gleichverteilt sein. Ziel war es, die Auskoppeleffizienz der OLED mittels Glasstreuschicht um mindestens 50 % zu steigern. Konkret bedeutet das, eine Lichtausbeute von [eta] ≥ 40 lm/W zu erreichen. Das optimale Streuvermögen für die Lichtextraktion aus einer OLED konnte durch einen Haze von 0,6-0,9 erzielt werden. Maßgeblich dafür sind die Schichtdicke und die darin enthaltene Streupartikelkonzentration. Die höchste Lichtausbeute von [eta] = 55 lm/W konnte für OLEDs mit einer eigenentwickelten 15 [my]m dicken Streuschicht der Zusammensetzung 23Bi2O3-38B2O3-4SiO2-24ZnO-4SrO-7BaO (mol-%) und einer Streupartikelkonzentration von 2,5 Vol.-% TiO2 realisiert werden. Im Vergleich zur Referenz-OLED ohne Streuschicht ([eta] = 26 lm/W) entspricht die erzielte Lichtausbeute, bei einer konstanten Leuchtdichte von 2000 cd/m2, einer Steigerung um 110 %. Die Übertragung des Prozesses vom Labormaßstab in die industrielle Fertigung im Reinraum konnte durch die Übergabe des Beschichtungsverfahrens inklusive aller nötigen optimierten Prozessschritte und -parameter an die OSRAM OLED GmbH gewährleistet werden.



Niedermeyer, Lars;
Filtrationskinetik offener Partikelfilter. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 1 Online-Ressource (XXXI, 201 Seiten). . - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte. - Band 10)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Das Reinigen eines partikelbeladenen Aerosols mit Hilfe faserbasierter Filter ist eine weit verbreitete Methode. Die der Reinigung zugrunde liegenden Vorgänge sind hochkomplex und in einfachen Modellen mathematisch nicht zu beschreiben. Die numerische Berechnung faserbasierter Filter in ihrer Gesamtheit stellt heutzutage immer noch eine sehr große Hürde dar. Bekannte Ansätze beschränken sich meist auf die ausschnittsweise Beschreibung der Vorgänge in kleinen Teilen des Filters oder betrachten nur einzelne Fasern des Filters. Die ganzheitliche Berechnung der Vorgänge in einem Partikelfilter muss stets unter Berücksichtigung aller, die Abscheidung von Partikeln betreffender Größenskalen erfolgen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der methodischen Entwicklung eines Berechnungsansatzes für die numerische Berechnung der zeitabhängigen Filtration eines Gesamtfilters in einer 3D Simulation. Berücksichtigt werden dabei insbesondere die in verschiedenen Größenskalen ablaufenden Vorgänge der Filtration. Dazu zählen vor allem das Abscheiden von Partikeln an einzelnen Fasern, die Durchströmung des Vlieses, das Durchströmen des Gesamtfilters sowie die zeitabhängige Beladung des Filters. Den Beginn der Arbeit stellt die Entwicklung eines Programms zur Bestimmung der Einzelfasereffektivität durch die Berechnung der Partikeltrajektorien um die Faser für verschiedene Partikeldurchmesser und Anströmgeschwindigkeiten dar. Berücksichtigung in dieser Berechnung finden Abscheidemechanismen wie die Diffusion, die Interzeption und die Impaktion. Das Ergebnis der Berechnungen ist eine Datenbank, die die Einzelfasereffektivität für das Intervall von Partikelgrößen und Anströmgeschindigkeiten über einen gegebenen Faserdurchmesser wiedergibt. Aufbauend auf diesem Ergebnis wird ein 3D CFD Simulationsmodell des Partikelfilters erstellt und zunächst für den stationären Fall das Strömungsfeld und die Abscheideeffektivität berechnet. Strömungsfeld und Abscheideeffektivität werden anhand geeigneter, experimenteller Untersuchungen plausibilisiert. Mit der Kenntnis der stationären Ergebnisse wird die zeitabhängige Beladung des Modells berechnet. Abschließend wird gezeigt, dass die erarbeitete Methodik für beliebige, faserbasierte Filter anwendbar ist.



https://doi.org/10.22032/dbt.38502
Niedermeyer, Lars;
Filtrationskinetik offener Partikelfilter. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - XXXI, 201 Seiten. . - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte. - Band 10)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

ISBN 978-3-86360-206-2

Das Reinigen eines partikelbeladenen Aerosols mit Hilfe faserbasierter Filter ist eine weit verbreitete Methode. Die der Reinigung zugrunde liegenden Vorgänge sind hochkomplex und in einfachen Modellen mathematisch nicht zu beschreiben. Die numerische Berechnung faserbasierter Filter in ihrer Gesamtheit stellt heutzutage immer noch eine sehr große Hürde dar. Bekannte Ansätze beschränken sich meist auf die ausschnittsweise Beschreibung der Vorgänge in kleinen Teilen des Filters oder betrachten nur einzelne Fasern des Filters. Die ganzheitliche Berechnung der Vorgänge in einem Partikelfilter muss stets unter Berücksichtigung aller, die Abscheidung von Partikeln betreffender Größenskalen erfolgen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der methodischen Entwicklung eines Berechnungsansatzes für die numerische Berechnung der zeitabhängigen Filtration eines Gesamtfilters in einer 3D Simulation. Berücksichtigt werden dabei insbesondere die in verschiedenen Größenskalen ablaufenden Vorgänge der Filtration. Dazu zählen vor allem das Abscheiden von Partikeln an einzelnen Fasern, die Durchströmung des Vlieses, das Durchströmen des Gesamtfilters sowie die zeitabhängige Beladung des Filters. Den Beginn der Arbeit stellt die Entwicklung eines Programms zur Bestimmung der Einzelfasereffektivität durch die Berechnung der Partikeltrajektorien um die Faser für verschiedene Partikeldurchmesser und Anströmgeschwindigkeiten dar. Berücksichtigung in dieser Berechnung finden Abscheidemechanismen wie die Diffusion, die Interzeption und die Impaktion. Das Ergebnis der Berechnungen ist eine Datenbank, die die Einzelfasereffektivität für das Intervall von Partikelgrößen und Anströmgeschindigkeiten über einen gegebenen Faserdurchmesser wiedergibt. Aufbauend auf diesem Ergebnis wird ein 3D CFD Simulationsmodell des Partikelfilters erstellt und zunächst für den stationären Fall das Strömungsfeld und die Abscheideeffektivität berechnet. Strömungsfeld und Abscheideeffektivität werden anhand geeigneter, experimenteller Untersuchungen plausibilisiert. Mit der Kenntnis der stationären Ergebnisse wird die zeitabhängige Beladung des Modells berechnet. Abschließend wird gezeigt, dass die erarbeitete Methodik für beliebige, faserbasierte Filter anwendbar ist.



Brethauer, Andreas;
Entwicklung einer Methode zur Temperaturbestimmung von Fluiden mithilfe von Berührungsthermometern bei niedrigen Eintauchtiefen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - XVI, 229 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

ISBN 978-3-86360-207-9

Die exakte Bestimmung der Temperatur gewinnt u. a. in der Wärmeverbrauchsmessung eine immer höhere Bedeutung. Hier wird mithilfe der Temperaturdifferenz an einem Vor- und Rücklauf in Kombination mit der Durchflussmenge die entnommene Wärme bestimmt. Messabweichungen haben hier eine direkte Auswirkung auf die Kostenabrechnung. Konstruktionsbedingt ist bei den gängigen Wärmemengenzählern an der Thermometer-Einbaustelle des Rücklaufs nur wenig Platz. Hier wird häufig tangential in das Medium eingetaucht, was eine nicht vernachlässigbare Messabweichung verursacht. In der Arbeit wird die Messabweichung durch Wärmeableitung und das Ansprechverhalten von Widerstandsthermometern bei geringen Eintauchtiefen in ein zu messendes Medium näher untersucht. Dabei wird die Bedeutung einer thermischen Ankopplung des Sensors an das Medium, sowie die Entkopplung von der anders temperierten Umgebung deutlich. Einen Einfluss hat auch das verwendete Medium. In der Wärme-/Kälteübertragung werden häufig Wasser-Glykol-Gemische verwendet. Deren Verwendung hat gerade bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten einen hohen Einfluss auf die thermische Messabweichung und das Ansprechverhalten eines Widerstandsthermometers. Zudem wurde auch die Möglichkeit zur Nutzung des Loop Current Step Response Tests in der Wärmeverbrauchsmessung validiert. Dies erlaubt das Messen von Ansprechzeiten unter Einbaubedingungen. Ziel der Arbeit ist die Nutzbarmachung erzielter Erkenntnisse. So wurde eine Prüfeinrichtung zur Untersuchung von Widerstandsthermometern unter Einbaubedingungen entwickelt und validiert. Diese, als Strömungskanal konzipierte Prüfeinrichtung, erlaubt die Untersuchung des statischen und dynamischen Verhaltens von Thermometern, sowie den direkten Vergleich unterschiedlicher Einbaustellen. Die Messstrecken sind über ein Kleinflansch-Verbindungssystem austauschbar. Die Durchführung und Auswertung der unterschiedlichen Messprogramme läuft automatisch über eine eigens entwickelte Software ab. Eine weitere Neuentwicklung ist ein für niedrige Eintauchtiefen optimiertes Widerstandsthermometer. Hier wurden wärmeleitfähige und thermisch isolierende Kunststoffe kombiniert. So wurde eine gute Ankopplung des Temperatursensors an das zu messende Medium, sowie eine Entkopplung von der anders temperierten Umgebung realisiert.



Jancke, Roland;
Modellierung der Zuverlässigkeit bei Entwurf und Verifikation von Mixed-Signal-Schaltungen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 1 Online-Ressource (190 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Die zunehmende Verbreitung von Elektronik im Alltag und die weitere Verringerung der Strukturgrößen stellt neue Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit integrierter Schaltungen. Modellierung zur Unterstützung des Schaltkreis- und Systementwurfs wird seit langer Zeit eingesetzt, bisher hauptsächlich zur Nachbildung des funktionalen Verhaltens einer Schaltung. Die vorliegende Arbeit verfolgt zwei Ziele: - Zu bekannten Modellierungsverfahren für das funktionale Verhalten wird eine Systematik entwickelt und in einen durchgängigen Modellierungsablauf abgebildet. - Die Methodik wird um die Modellierung nichtfunktionaler Eigenschaften erweitert, insbesondere werden Verfahren zur Berücksichtigung der Zuverlässigkeit entwickelt. Für die Zuverlässigkeitsmodellierung werden in erster Linie Degradationseffekte betrachtet, die während des bestimmungsgemäßen Betriebs entstehen und sich auf das elektrische Verhalten integrierter Bauelemente auswirken. Als eine wesentliche Voraussetzung für die entwickelten Verfahren zur Berücksichtigung der elektrischen Degradation wird lineare Schadensakkumulation angenommen. Dies bedeutet, dass die zeitliche Abfolge des anliegenden Stresses keine Rolle spielt, sondern sich die entstehende Schädigung linear akkumuliert. Das Ergebnis der Arbeit ist eine systematische Vorgehensweise zur Modellierung des funktionalen Verhaltens von analogen und Mixed-Signal-Schaltungen. Diese wird ergänzt um neue Verfahren zur Berücksichtigung zuverlässigkeitsrelevanter Eigenschaften der Schaltung. Analogien zur Mechanik erlauben es, in diesem Bereich etablierte Vorgehensweisen zur Beschreibung und Analyse der Zuverlässigkeit zu übernehmen und auf die Degradationseffekte integrierter Halbleiterbauelemente anzuwenden. Entsprechende Lebensdauermodelle zu relevanten Degradationsmechanismen sind dargestellt. Ausgehend von der generellen Struktur solcher Modelle werden allgemeine Maße zur Zuverlässigkeitsbewertung von Bauelementen unter Anwendungsbedingungen abgeleitet. Die Diskussion von Methoden zur Analyse der Zuverlässigkeit ganzer Schaltungen im Entwurf rundet die Darstellung ab. Die entwickelten Verfahren dienen der Unterstützung eines schnellen und fehlerfreien Entwurfs sicherer und zuverlässiger Schaltungen. Anhand der Optimierung einer Schaltung auf der Grundlage ihres Alterungsverhaltens wird dieser Nutzen verdeutlicht.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000642
Weiß, Heiko;
Optimierung des dynamischen Verhaltens von linearen Hybridschrittmotoren unter besonderer Betrachtung von Schwingungen und Geräuschen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 1 Online-Ressource (XXI, 171 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung von Methoden und Reglern zur Reduzierung von Schwingungen und Geräuschen von linearen Hybridschrittmotoren (LHSM). Die Ursachen der Schwingungen und Geräusche sind Kraftschwankungen, die elektromagnetisch durch das Antriebsprinzip bedingt sind. Der untersuchte Motor ist ein Prototyp, der von der Firma Pasim Direktantriebe GmbH zur Verfügung gestellt worden ist. Dieser ist durch ein Zusatzspulensystem gekennzeichnet, das eine variable magnetische Erregung ermöglicht. Somit kann der Motor mit einer konstanten magnetischen als auch mit einer sich ändernden magnetischen Erregung betrieben werden. Diese beiden Betriebsmodi werden in dieser Arbeit als Ausgangssituationen verwendet, um damit mögliche Reduzierungen von Schwingungen und Geräuschen zu erzielen. Für den als Standardmotor zu betrachtenden konstant erregten LHSM werden drei Methoden untersucht. Dazu gehören die Lastwinkel-Optimierung, die Rastkraft-Kompensation sowie die Optimierung der Kommutierung. Unter diesen Methoden lassen sich mit der optimierten Kommutierung die Horizontalschwingungen am besten verringern. Wahrnehmbare Lautstärkeänderungen können damit allerdings nicht erreicht werden. Das Ziel des mit variabler Erregung betriebenen LHSM ist ebenfalls eine Reduzierung von Schwingungen und Geräuschen. Zu diesem Zweck werden die sich mit der variablen Erregerkomponente ändernden Eigenschaften des LHSM ausgenutzt, um ein antriebseffizientes und schwingungsreduzierendes Betriebsverhalten zu erhalten. Dafür ist es erforderlich, den variabel erregten LHSM zu modellieren und die dazugehörigen Parameter zu identifizieren. Schließlich wird eine Ansteuerfunktion für die variable Erregerkomponente auf der Grundlage eines Optimierungsproblems entwickelt. Die Ansteuerfunktion wird im positionsgeregelten Betrieb angewendet und zeigt dabei eine Reduzierung der Schwingungen um ein Vielfaches in allen Raumrichtungen. Das führt dazu, dass die wahrgenommene Lautstärke um annähernd die Hälfte gegenüber einem Motor mit konstanter magnetischer Erregung gesenkt werden kann. Zur weiteren Verbesserung der Betriebseigenschaften werden verschiedene Reglerstrategien entwickelt und getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass sich für diesen Zweck ein optimierter PID-Regler mit modellbasierter Vorsteuerung am besten eignet.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000738