Thermomagnetische Generatoren ermöglichen die Umwandlung von Niedrigtemperatur-Abwärme in elektrische Energie. Dabei steht die Leistung eines Generators in engem Zusammenhang mit dem verwendeten aktiven thermomagnetischen Material. Aus der Vielzahl von verfügbaren thermomagnetischen Materialeien wurden Heusler-Legierungen als ideale Systeme für thermomagnetische Mikrogeneratoren vorgeschlagen. Denn sie besitzen eine einstellbare Übergangstemperatur knapp oberhalb der Raumtemperatur, eine steile Änderung der Magnetisierung innerhalb einer engen Temperaturänderung, eine geringe Wärmekapazität und lassen sich mit den üblichen Abscheidetechniken leicht herstellen. In dieser Arbeit wurde untersucht, welche Maßnahmen ergriffen werden können, um die thermomagnetischen Eigenschaften von Ni-Mn-Ga-basierten Heusler Legierungen zu verbessern. Die Kennzahlen für eine thermomagnetische Anwendung sind hier die thermomagnetische Arbeitstemperatur T* und die thermomagnetische Leistungsfähigkeit ∆M/∆T. Das Ziel war es die Arbeitstemperatur so weit anzupassen, dass sie knapp oberhalb von Raumtemperatur liegt, und dabei eine möglichst große Leistungsfähigkeit zu erhalten. Zunächst wurde mittels kombinatorischer Kathodenzerstäubung systematisch untersucht, welchen Einfluss die Änderung der Zusammensetzung durch die Zugabe von Cu auf die (thermo-)magnetischen Eigenschaften von Ni-Mn-Ga-Cu-Schichten hat. Dabei verschiebt sich die martensitische Übergangstemperatur nach oben, während die Curie-Temperatur sinkt. Diese Ergebnisse sind vergleichbar zu Ni-Mn-Ga-Cu Massivproben. In Hinblick auf die thermomagnetischen Eigenschaften, so verschiebt ein steigender Cu-Anteil die Arbeitstemperatur in Richtung der Raumtemperatur. Jedoch hat der steigende Cu-Anteil eine Reduzierung der Leistungsfähigkeit zur Folge. Im Vergleich zu anderen Ni-Mn-Ga-basierten Heusler-Legierungen stellen die hier gezeigten Schichten keine signifikante Verbesserung der thermomagnetischen Eigenschaften. Neben der Zusammensetzung hat die chemische Ordnung ebenfalls Einfluss auf die thermomagnetische Eignung. Die Änderung der chemischen Ordnung wurde durch eine Wärmebehandlung bei 673 K ermöglicht. Unter optimierten Bedingungen konnte die Arbeitstemperatur über die kompletten Zusammensetzungsvariationen noch weiter Richtung Raumtemperatur verbessert werden. Dazu wurde die Leistungsfähigkeit um bis zu 250 % gesteigert, wobei der abfallende Trend weiterhin besteht. In Abhängigkeit der Auslagerungszeit hat sich dazu die spontane Magnetisierung geändert, die nicht über eine Änderung der Zusammensetzung erklärt werden kann. Infolgedessen wurde ein möglicher Verlauf des Ordnungsprozesses in nicht-stöchiometrischen Ni-Mn-Ga-Cu-Schichten als Zwei-Stufen Prozess beschrieben. In einem nächsten Schritt wurde untersucht, welchen Einfluss die Substratwahl auf die thermisch induzierte Spannung einer Ni-Mn-Ga-Schicht hat und wie sich diese Spannung auf die (thermo-)magnetischen Eigenschaften auswirkt. Es zeigte sich, dass eine Reduzierung der Spannung einen direkten Einfluss auf die martensitische Übergangstemperatur hat, aber sich nicht auf die thermomagnetischen Eigenschaften auswirkt. Allerdings wurde gezeigt, dass eine Schicht mit starker Textur eine verbesserte Leistungsfähigkeit besitzt im Vergleich zu Schichten mit geringer Textur. Mit epitaktischem Wachstum von Ni-Mn-Ga-basierten Heusler-Legierungen kann eine sehr hohe Textur erreicht werden, aber bisher ist dies nur auf oxidischen Substarten möglich. Diese erschweren die Integration der Schichten für mögliche Anwendungen. An Si-basierten Substraten und einer epitaktischen SrTiO-Zwischenschicht wurde das Wachstum von Ni-Mn-Ga-Schichten untersucht und mit konventionellen SrTiO-Substraten verglichen. Dabei zeigt sich, dass die Si-basierten Schichten keinen Nachteil für das epitaktische Wachstum darstellen. Außerdem zeigten die thermomagnetischen Eigenschaften eine Verbesserung mit einer Arbeitstemperatur von 324 K mit einer Leistungsfähigkeit von 0,85 Am²(kgK)-1. Bei der kombinatorischen Herstellung von epitaktischen Ni-Mn-Ga-Cu-Schichten hat der Cu-Anteil keinen Einfluss auf das Wachstum. Es wird die martensitische Übergangstemperatur erhöht bis die bei 2 At.-% sich mit der Curie-Temperatur überlagert und mit größerem Cu-Anteil übersteigt. Durch die Überlagerung von magnetostrukturellen und magnetischen Übergang wird der thermomagnetische Übergang steiler, was zu einer Verbesserung der Leistungsfähigkeit bei kleinen Temperaturänderungen führt. Jedoch tritt bei diesem Übergang eine Hysterese auf, die die Effizienz durch das Benötigen von latenter Wärme reduziert. Eine Analyse der Hysterese ergab, dass Interloop-Messungen eine bessere thermomagnetische Leistungsfähigkeit aufwiesen als Minorloops. Ein guter Kompromiss war eine Interloop-Messung bei einer Temperaturdifferenz von 5 K, da hier eine gute thermomagnetische Leistungsfähigkeit bei einer geringen Hysteresefläche erreicht wurde.

Piston telemetry research involves monitoring the temperatures at specific internal location points within a combustion engine piston. The temperatures are detected with type K thermocouples as voltages and processed to convert them into temperatures using cold junction compensation methods. The present system uses a specific sensor designed to operate in the high temperature environment within the piston, reading multiple thermocouples. Because of the reciprocating motion of the piston, power generation is intermittent and available only when the piston reaches near bottom dead centre, using inductive coupling to power the sensors and transmit data to an evaluation unit for data processing. The planned system involves designing and building a prototype telemetry unit using ¿off the shelf¿ components that integrate the reading of thermocouple outputs, signal processing and cold junction compensation. Wireless telemetry is adopted for data transmission with an integrated Bluetooth and microcontroller module. The data acquisition module can be adapted for other sensors by adapting the firmware uploaded to the microcontroller. The hardware electronics are envisaged to be encased in thermal insulation to enable operation in high temperature environments. The considered system requires a power supply for the integrated components in the form of a power generator and that it should meet two criteria: to be located within confined spaces and to be permanently available, without having to dismantle systems to change batteries. The selected method is an induction generator constructed from a coil stator connected to the piston connection rod big end and a permanent magnet rotor connected to the crankshaft. The suggested mechatronic system is validated against the present system by comparing both systems to determine whether wireless telemetry can perform within acceptable tolerances and limits for the specified task. Then, for acceptable performances, reduce costs and include flexibility to operate in multiple environments. Bench testing shows that the power generator is capable of driving the sensors and the Bluetooth integrated DAQ system. / EPSRC and University of Bradford

One of the two project reports: The other part is designated PART A: MCMASTER (Off-Campus) PROJECT / <P> A simple and inexpensive pseudo-random number generator has been designed and built using linear feedback shift registers to generate rectangular and gaussian distributed numbers. The device has been interfaced to a Nova computer to provide a high speed source of random numbers. The two distributions have been checked with the following tests: (i) Frequency test (ii) Autocorrelation test and (iii) d 2-test. Results of each test have been compared with the expected theoretical values. Finally, a comparison of the generating speed has been made between this new generator and the existing old software generators. This 28-bit generator is especially desirable in random simulation and Monte Carlo application if randomness, speed and cost are the main consideration in the design. </P> / Thesis / Master of Engineering (MEngr)

The process of grading code submissions in programming courses is time-consuming and error-prone. To address this issue, we propose a project that automates the testing and grading process for Java code submissions at Halmstad University. Our approach leverages property-based testing using the JUnit Quick-Check library to generate tests and test reports automatically.   The tool we demonstrate in this project is designed to provide students with immediate feedback on their code submissions and reduce the workload for instructors. By automatically generating tests and test reports, our approach ensures that code submissions meet the required specifications and are free from common errors. The com.pholser library is utilized to implement the property-based testing approach.   We believe that our project has the potential to improve the grading process for programming courses and provide a more efficient and effective way of assessing student code submissions. Our implementation can be easily extended to support other programming languages and can be integrated with existing learning management systems to provide a seamless experience for instructors and students alike. / Processen för att bedöma kodinlämningar i programmeringskurser är vara tidskrävande. För att lösa problemet, vill vi automatisera testerna och generera en testrapport för Javainlämningar vid Högskolan i Halmstad. Vi tillhandahåller ett verktyg som med hjälp av Property-Based Testing och JUnit Quick-check biblioteket underlättar denna process för lärarna. Verktyget är utformat för att kunna ge studenterna direkt återkoppling på deras inlämningar. Genom att automatiskt generera tester och testrapporter säkerställer vi att inlämningarna uppfyller de krav som läraren specificerar.   Detta projekt har potential att förbättra rättningsprocesser i programmerings- kurser genom att testa inlämningar på ett systematiskt och likvärdigt sätt och genom att vara ett mer effektivt sätt att bedöma studenternas inlämningar. Verktyget skulle kunna integreras med en Learning Management System för att även automatisera nerladdning av inlämningar och uppladdning av resultat.

This thesis introduces the Deterministic Disturbance Generator (DDG) and its development process. The DDG performs two motions and five pitch rates. The flap motion, which rotates the airfoil from 0◦ to 20◦ and back, and the ramp motion, which rotates it from 0◦ to 20◦ with a dwell of 1s before returning to 0◦. To determine the angle of attack, a Matlab function converted thrust rod displacement into the assumed angle, validated against true angle of attack measurements on the DDG. Mean angular displacements were plotted, and standard deviations of the 95% confidence intervals were calculated within ±1.3◦ for all motions. The mechanical force on the actuator was computed to be 77N. Aerodynamic forces on the DDG were determined to be 15N and 19N for flap and ramp motions respectively. The total force on the system did not exceed 100N in any case, staying below the peak force capacity, while acceleration reached its limit. Flow velocimetry in the Virginia Tech Stability Wind Tunnel (VTSWT) employed a time-resolved Particle Image Velocimetry (PIV) to study the effects of 20◦ flap and ramp motions, with mean actuation times of 63ms and 37ms. Flap motion showed a significant deficit in mean streamwise velocities, and the ramp motion exhibited similar behavior until its dwell position, generating a large wake region due to airfoil stall after its peak. Comparison of data from the Goodwin Hall Subsonic Tunnel (GHST) with VTSWT data for overlapping domains revealed similar flow field features when normalized based on the boundary layer velocity (43mm plane from wall) of the latter. Considering actuation time differences, the freestream normalized GHST data was combined with VTSWT data. The cohesive PIV domain offered a broader perspective on the missing flow features. / Master of Science / A Deterministic Disturbance Generator (DDG) was designed to generate consistent largescale transversal transient disturbances in the wall boundary layer of the Virginia Tech Stability Wind Tunnel. It comprises an airfoil connected to an actuator through a rotating mechanism. The rotating mechanism can be controlled by manipulating the actuator to induce motion. The rotational speed of the airfoil is regulated by a program provided to the actuator. The DDG motions were validated to achieve nearly identical motion profiles to ensure it produced consistent turbulence wakes. The linear displacement of the actuator and airfoil was measured using a laser sensor, and a code was developed to convert this data into the observed angle of attack. Tests were conducted to verify repeatability and fine-tune the system's motions. A comprehensive description of the fabrication process, hardware and software setup, and calibration procedures involved in developing the DDG are provided. Using aerodynamic models, a computational study is performed to determine the forces associated with the airfoil and actuator. Subsequently, the DDG was subjected to testing in two wind tunnels: the Goodwin Hall Subsonic Tunnel for preliminary characterization and error mitigation and the Virginia Tech Stability Wind Tunnel for final assessment of the DDG's performance. Flow velocimetry data obtained from both tests are analyzed, revealing similarities in the induced motions. Mean flow fields and turbulence values are determined, and the effects of different pitch rates are also assessed. Finally, the mean flow fields corresponding to identical motion types from both datasets were integrated into a cohesive plot. This resulted in a comprehensive understanding of the flow field.

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