We present a new diffuse interface model for the dynamics of inextensible vesicles in a viscous fluid with inertial forces. A new feature of this work is the implementation of the local inextensibility condition in the diffuse interface context. Local inextensibility is enforced by using a local Lagrange multiplier, which provides the necessary tension force at the interface. We introduce a new equation for the local Lagrange multiplier whose solution essentially provides a harmonic extension of the multiplier off the interface while maintaining the local inextensibility constraint near the interface. We also develop a local relaxation scheme that dynamically corrects local stretching/compression errors thereby preventing their accumulation. Asymptotic analysis is presented that shows that our new system converges to a relaxed version of the inextensible sharp interface model. This is also verified numerically. To solve the equations, we use an adaptive finite element method with implicit coupling between the Navier-Stokes and the diffuse interface inextensibility equations. Numerical simulations of a single vesicle in a shear flow at different Reynolds numbers demonstrate that errors in enforcing local inextensibility may accumulate and lead to large differences in the dynamics in the tumbling regime and smaller differences in the inclination angle of vesicles in the tank-treading regime. The local relaxation algorithm is shown to prevent the accumulation of stretching and compression errors very effectively. Simulations of two vesicles in an extensional flow show that local inextensibility plays an important role when vesicles are in close proximity by inhibiting fluid drainage in the near contact region.

Die Aufgabenstellung der hier vorgestellten Diplomarbeit befasst sich mit der Integration von nichtfossilen Energieträgern im Eisenbahnbereich. Grundsätzlich soll untersucht werden, inwiefern eine technisch umsetzbare Integrationslösung erarbeitet werden kann, die an ein bereits im Betrieb befindliches Schienenfahrzeug zur Personenbeförderung nachgerüstet werden kann. Durch diese Umrüstung soll das Demonstratorfahrzeug dann in der Lage sein, sowohl die elektrische Energie des Fahrdrahtes als auch die mitgeführte Energie zum Betrieb zu nutzen. Im Ergebnis sollen damit Dieselfahrzeuge ersetzt werden, die bisher auf Strecken ohne Oberleitung eingesetzt werden. Im Ausgangszustand wird ein Triebzug betrachtet, der im ursprünglichen Aufbau für den reinen Oberleitungsbetrieb entwickelt wurde. Aus dem Englischen kommend werden solche Verkehrsmittel auch als EMU bezeichnet, was abgekürzt für Electric Multiple Unit steht. Um solche Fahrzeuge auch ohne Oberleitung mit Energie zu versorgen, bedarf es der Nachrüstung von Energiespeichern am Triebzug. In diesem Fall bildet gasförmiger Wasserstoff den primären Energiespeicher, dessen chemische Energie durch ein Brennstoffzellensystem in elektrische Energie gewandelt werden soll. Außerdem ist aufgrund verschiedener Randbedingungen ein Akkumulatorsystem als sekundärer Energiespeicher notwendig. Grundsätzlich kann das umgerüstete Fahrzeug dann als Hybridfahrzeug bezeichnet werden, im Projektkontext wird allerdings aufgrund der zweifachen Energiezuführung von einem Bi-Mode-Fahrzeug gesprochen. Die Einbauuntersuchung behandelt sowohl volumetrische als auch gravimetrische Fragestellungen, die bei der Integration der genannten Systeme zu beachten sind. So wird beispielsweise durch ein Berechnungsmodell untersucht, welche Auswirkungen die Schwerpunktlage des Wagens auf die Radsatzlasten hat. Im Ergebnis der Untersuchung kann festgehalten werden, dass unter den gegebenen Randbedingungen die Integration der Komponenten eine deutliche Reduzierung der Personenzahlen notwendig wird. / The task of the diploma thesis presented here deals with the integration of non-fossil energy sources in the railroad sector. The basic aim is to investigate the extent to which a technically feasible integration solution can be developed that can be retrofitted to a rail vehicle already in operation for passenger transportation. Through this retrofit, the demonstrator vehicle should then be able to use both the electrical energy of the contact wire and the energy carried for operation. As a result, it is intended to replace diesel vehicles that have been used to date on lines without overhead contact lines. In the initial state, a multiple-unit train is considered that was developed in its original design for pure overhead contact line operation. This type of vehicle is also known as an EMU, which stands for Electric Multiple Unit. In order to supply such vehicles with energy even without an overhead line, energy storage systems have to be retrofitted to the multiple unit. In this case, gaseous hydrogen forms the primary energy storage medium, whose chemical energy is to be converted into electrical energy by a fuel cell system. In addition, due to various boundary conditions, an accumulator system is required as secondary energy storage. In principle, the converted vehicle can then be called a However, in the context of the project, it is referred to as a bi-mode vehicle due to the dual energy supply. The installation study addresses both volumetric and gravimetric issues that need to be considered when integrating the aforementioned systems. For example, a calculation model is used to investigate the effects of the vehicle's center of gravity on the wheelset loads. As a result of the investigation, it can be stated that under the given boundary conditions, the integration of the components will necessitate a significant reduction in the number of passengers.

Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, die Grundwasseraustritte im Forstrevier Ottomühle zu erfassen und zu bewerten, um Handlungsempfehlungen für die Renaturierung oder zukünftige Pflege der Quellbereiche und die forstliche Bewirtschaftung im Umfeld erarbeiten zu können. Zwischen März und Juni 2020 konnten insgesamt 19 Quellen im Forstrevier Ottomühle auf Grundlage einer Handlungsanleitung des Bayrischen Landesamtes für Umwelt erfasst und nach ihrer Naturnähe bewertet werden. Die vorgefundenen Beeinträchtigungen waren in absteigender Häufigkeit (Anzahl der betroffenen Quellen): • Nicht standortgerechter Baumbestand (12) • Kronenmaterial oder Schlagabraum (9) • Trittschäden (8) • Aufstau (5) • Kahlschlag (3) • Oberflächen- oder Drainagewassereinleitung (3) • Uferverbau oder Sohlenverbau (3) • Verrohrung (3) • Totalverbau (2) • Umleitung oder Verlegung (2) Auf Basis aktueller Literatur wurde anschließend für jede Quelle eine Handlungsempfehlung erarbeitet. Sie beinhaltet Maßnahmenvorschläge, Renaturierungsempfehlungen sowie Pflege- und Bewirtschaftungshinweise für den Quellbereich und das nähere Umfeld.:1 EINLEITUNG 2 MATERIAL UND METHODEN 2.1 UNTERSUCHUNGSGEBIET 2.2 SYSTEMATIK DER QUELLEN 2.3 DATENAUFNAHME IM FREILAND 2.3.1 Basis-Bogen 2.3.2 Detail-Bogen 2.4 QUELLENBEWERTUNG 2.5 ERARBEITUNG DER HANDLUNGSEMPFEHLUNG 3 ERGEBNISSE 3.1 ALLGEMEINE AUSWERTUNG 3.2 EINZELQUELLEN 3.2.1 „Wegquelle“ (ID 00001) 3.2.2 Zehrborn (ID 00002) 3.2.3 „Sumpfquelle“ (ID00003) 3.2.4 „Eisenquelle“ (ID 00004) 3.2.5 „Flurquelle“ (ID 00005) 3.2.6 Singeborn (ID 00006) 3.2.7 „Turmquelle“ (ID 00007/00008) 3.2.8 „Wildquelle“ (ID 00009) 3.2.9 „Teichquelle“ (ID 00010) 3.2.10 „Kapuzinerquelle“ (ID 00011) 3.2.11 Herkulesquelle (ID 00012) 3.2.12 „Johannisquelle“ (ID 00013) 3.2.13 „Kachequelle“ (ID 00015) 3.2.14 „Fichtenquelle“ (ID 00016) 3.2.15 „Jägerquelle“ (ID 00017) 3.2.16 „Brennnesselquelle“ (ID 00018) 3.2.17 „Fallenquelle“ (ID 00019) 3.2.18 „Dornquelle“ (ID 00020) 3.2.19 „Hainquelle“ (ID 00021) 4 DISKUSSION 5 FAZIT ANHANG / The aim of this bachelor thesis was to register and evaluate the current state of coldwater springs in the forest district „Ottomühle“. The gathered data was used to develop recommendations for action, which include renaturation processes, future maintenance of the springs and forest management in the surrounding areas. From March to June 2020 a total of 19 springs were registered in the district. The collection of needed parameters and the proximate assessment according to a springs natural state followed the instruction manual of the Bavarian State Office for the Environment (Bayrisches Landesamtes für Umwelt). The impairments found were in decreasing frequency (number of affected springs): • Non-natural tree population (12) • Branch material or low-grade timber (9) • Soil damage by trampling or vehicles (8) • Water impoundment (5) • Forest clearance (3) • Waterinput from surface or drainage water (3) • Piping (3) • Obstruction of riverbanks or riverbed sheeting (3) • Complete obstruction (2) • Bypass or relocation (2) The recommendations for further action in relation to impairments are presented in this paper.:1 EINLEITUNG 2 MATERIAL UND METHODEN 2.1 UNTERSUCHUNGSGEBIET 2.2 SYSTEMATIK DER QUELLEN 2.3 DATENAUFNAHME IM FREILAND 2.3.1 Basis-Bogen 2.3.2 Detail-Bogen 2.4 QUELLENBEWERTUNG 2.5 ERARBEITUNG DER HANDLUNGSEMPFEHLUNG 3 ERGEBNISSE 3.1 ALLGEMEINE AUSWERTUNG 3.2 EINZELQUELLEN 3.2.1 „Wegquelle“ (ID 00001) 3.2.2 Zehrborn (ID 00002) 3.2.3 „Sumpfquelle“ (ID00003) 3.2.4 „Eisenquelle“ (ID 00004) 3.2.5 „Flurquelle“ (ID 00005) 3.2.6 Singeborn (ID 00006) 3.2.7 „Turmquelle“ (ID 00007/00008) 3.2.8 „Wildquelle“ (ID 00009) 3.2.9 „Teichquelle“ (ID 00010) 3.2.10 „Kapuzinerquelle“ (ID 00011) 3.2.11 Herkulesquelle (ID 00012) 3.2.12 „Johannisquelle“ (ID 00013) 3.2.13 „Kachequelle“ (ID 00015) 3.2.14 „Fichtenquelle“ (ID 00016) 3.2.15 „Jägerquelle“ (ID 00017) 3.2.16 „Brennnesselquelle“ (ID 00018) 3.2.17 „Fallenquelle“ (ID 00019) 3.2.18 „Dornquelle“ (ID 00020) 3.2.19 „Hainquelle“ (ID 00021) 4 DISKUSSION 5 FAZIT ANHANG