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Search results
Showing 11 to 18 of 18 (0.037 seconds)| 11 |
Thermal energy management and chemical reaction investigation of micro-proton exchange membrane fuel cell and fuel cell system using finite element modellingMcGee, Seán January 2015 (has links)
Fuel cell systems are becoming more commonplace as a power generation method and are being researched, developed, and explored for commercial use, including portable fuel cells that appear in laptops, phones, and of course, chargers. This thesis examines a model constructed on inspiration from the myFC PowerTrekk, a portable fuel cell charger, using COMSOL Multiphysics, a finite element analysis software. As an educational tool and in the form of zero-dimensional, two-dimensional, and three-dimensional models, an investigation was completed into the geometric construction, air conditions and compositions, and product materials with a best case scenario completed that summarizes the results identified. On the basis of the results of this research, it can be concluded that polyoximetylen and high-density polyethylene were considered as possible materials for the majority of the product, though a more thorough investigation is needed. Air flow of above 10 m/s, air water vapour mass fraction below 50% and initial temperature between 308K and 298K was considered in this best scenario. Suggestions on future expansions to this project are also given in the conclusion.
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Simulation of electric field-assisted nanowire growth from aqueous solutions / Simulation des feldunterstützten Nanodrahtwachstums aus wässrigen LösungenPötschke, Markus 16 February 2016 (has links) (PDF)
The present work is aimed at investigating the mechanisms of nanowire growth from aqueous solutions through a physical and chemical modeling. Based on this modeling, deriving an optimized process control is intended. The work considers two methods of nanowire growth. The first is the dielectrophoretic nanowire assembly from neutral molecules or metal clusters. Secondly, in the directed electrochemical nanowire assembly metal-containing ions are reduced in an AC electric field in the vicinity of the nanowire tip and afterwards deposited at the nanowire surface.
To describe the transport and growth processes, continuum models are employed. Furthermore, it has been necessary to consider electro-kinetic fluid flows to match the experimental observations. The occurring partial differential equations are solved numerically by means of finite element method (FEM).
The effect of the process parameters on the nanowire growth are analyzed by comparing experimental results to a parameter study. The evaluation has yielded that an AC electro-osmotic fluid flow has a major influence on the dielectrophoretic nanowire assembly regarding the growth velocity and morphology. In the case of directed electrochemical nanowire assembly, the nanowire morphology can be controlled by the applied AC signal shape. Based on the nanowire growth model, an optimized AC signal has been designed, whose parametrization allows to adjust to the chemical precursor and the desired nanowire diameter. / Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, mittels physikalischer und chemischer Modelle die Mechanismen des Nanodrahtwachstums aus wässrigen Lösungen zu erforschen und daraus eine optimierte Prozesskontrolle abzuleiten. Dabei werden zwei Verfahren des Nanodrahtwachstums näher betrachtet: Dies sind die dielektrophoretische Assemblierung von neutralen Molekülen oder Metallclustern sowie die gerichtete elektrochemische Nanodrahtabscheidung (engl. directed electrochemical nanowire assembly), bei der metallhaltige Ionen im elektrischen Wechselfeld an der Nanodrahtspitze zunächst reduziert und anschließend als Metallatome abgeschieden werden.
Zur Beschreibung der Transport- und Wachstumsprozesse werden Kontinuumsmodelle eingesetzt. Darüber hinaus hat es sich als notwendig erwiesen, elektrokinetische Fluidströmungen zu berücksichtigen, um die experimentellen Beobachtungen zu reproduzieren. Die auftretenden partiellen Differenzialgleichungen werden mittels der Finiten Elemente Methode (FEM) numerisch gelöst.
Die Auswirkungen der Prozessparameter auf das Nanodrahtwachstum werden durch den Vergleich von experimentellen Ergebnissen mit Parameterstudien analysiert. Die Auswertung hat ergeben, dass für das dielektrophoretische Wachstum ein durch Wechselfeldelektroosmose (engl. AC electro-osmosis) angetriebener Fluidstrom die Drahtwachstumsgeschwindigkeit und -morphologie maßgeblich beeinflusst. Im Falle der gerichteten elektrochemischen Nanodrahtabscheidung lässt sich die Drahtmorphologie über das angelegte elektrische Wechselsignal steuern. Unter Verwendung des Wachstumsmodells ist ein optimiertes Signal generiert worden, dessen Parametrisierung eine gezielte Anpassung auf den chemischen Ausgangsstoff und den gewünschten Drahtdurchmesser erlaubt.
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Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Ausbreitung von Volumenstörungen in thermischen Plumes. / Experimental and numerical studies of the propagation of volume disturbances in thermal plumes.Laudenbach, Nils 14 December 2001 (has links)
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Simulation of electric field-assisted nanowire growth from aqueous solutionsPötschke, Markus 04 June 2015 (has links)
The present work is aimed at investigating the mechanisms of nanowire growth from aqueous solutions through a physical and chemical modeling. Based on this modeling, deriving an optimized process control is intended. The work considers two methods of nanowire growth. The first is the dielectrophoretic nanowire assembly from neutral molecules or metal clusters. Secondly, in the directed electrochemical nanowire assembly metal-containing ions are reduced in an AC electric field in the vicinity of the nanowire tip and afterwards deposited at the nanowire surface.
To describe the transport and growth processes, continuum models are employed. Furthermore, it has been necessary to consider electro-kinetic fluid flows to match the experimental observations. The occurring partial differential equations are solved numerically by means of finite element method (FEM).
The effect of the process parameters on the nanowire growth are analyzed by comparing experimental results to a parameter study. The evaluation has yielded that an AC electro-osmotic fluid flow has a major influence on the dielectrophoretic nanowire assembly regarding the growth velocity and morphology. In the case of directed electrochemical nanowire assembly, the nanowire morphology can be controlled by the applied AC signal shape. Based on the nanowire growth model, an optimized AC signal has been designed, whose parametrization allows to adjust to the chemical precursor and the desired nanowire diameter. / Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, mittels physikalischer und chemischer Modelle die Mechanismen des Nanodrahtwachstums aus wässrigen Lösungen zu erforschen und daraus eine optimierte Prozesskontrolle abzuleiten. Dabei werden zwei Verfahren des Nanodrahtwachstums näher betrachtet: Dies sind die dielektrophoretische Assemblierung von neutralen Molekülen oder Metallclustern sowie die gerichtete elektrochemische Nanodrahtabscheidung (engl. directed electrochemical nanowire assembly), bei der metallhaltige Ionen im elektrischen Wechselfeld an der Nanodrahtspitze zunächst reduziert und anschließend als Metallatome abgeschieden werden.
Zur Beschreibung der Transport- und Wachstumsprozesse werden Kontinuumsmodelle eingesetzt. Darüber hinaus hat es sich als notwendig erwiesen, elektrokinetische Fluidströmungen zu berücksichtigen, um die experimentellen Beobachtungen zu reproduzieren. Die auftretenden partiellen Differenzialgleichungen werden mittels der Finiten Elemente Methode (FEM) numerisch gelöst.
Die Auswirkungen der Prozessparameter auf das Nanodrahtwachstum werden durch den Vergleich von experimentellen Ergebnissen mit Parameterstudien analysiert. Die Auswertung hat ergeben, dass für das dielektrophoretische Wachstum ein durch Wechselfeldelektroosmose (engl. AC electro-osmosis) angetriebener Fluidstrom die Drahtwachstumsgeschwindigkeit und -morphologie maßgeblich beeinflusst. Im Falle der gerichteten elektrochemischen Nanodrahtabscheidung lässt sich die Drahtmorphologie über das angelegte elektrische Wechselsignal steuern. Unter Verwendung des Wachstumsmodells ist ein optimiertes Signal generiert worden, dessen Parametrisierung eine gezielte Anpassung auf den chemischen Ausgangsstoff und den gewünschten Drahtdurchmesser erlaubt.
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Application of experimental and analytical approaches in characterizing coronary stentsSaqib, Muhammad 29 June 2023 (has links)
Coronary artery disease (CAD) affects every fifth person in the world. The gold-standard treatment for CAD is stent implantation, however, the existing therapy is not sufficient due to many reasons. For instance, in-stent restenosis, biocompatibility, controlled degradation rate, protein adsorption, and adequate endothelialization are still the main concerns. In the last two decades, the field of stent technology has been grown rapidly and many new stent types and in vitro testing methods for stent characterization have been developed to minimize the aforementioned issues. In this vicinity, there are still many unaddressed issues: i) the quantitative analysis of corrosion is conducted with simpler samples made of stent material instead of stents, in most cases due to the absence of a mathematical model to calculate the entire stent surface area (ESSA); ii) in vitro stent testing in environments that are very far from actual physiological environments; iii) Evaluation of the influence of in-vitro test conditions on coated metallic stents; iv) absence of flow-induced shear stress (FISS) corrosion model, to mention a few. This thesis presents the novel ESSA model, the fluid dynamic experimental setup with the integration of various sensors and pH control, the influence of in vitro degradation behavior of the titanium oxynitride (TiOxNy) coated stainless steel stents and anodized AZ31 samples, and the FISS corrosion model. The results show some important contributions in this field, however, there is still a huge potential for the development of promising stent characterization solutions. / Die koronare Herzkrankheit (KHK) betrifft jeden fünften Menschen auf der Welt. Der Goldstandard bei der Behandlung von KHK ist die Stent-Implantation, doch die bestehende Therapie ist aus vielen Gründen nicht ausreichend. So sind beispielsweise die Restenose im Stent, die Biokompatibilität, die kontrollierte Abbaugeschwindigkeit, die Proteinadsorption und die angemessene Endothelialisierung nach wie vor die Hauptprobleme. In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die Stenttechnologie rasant weiterentwickelt, und es wurden viele neue Stenttypen und In-vitro-Testmethoden zur Stentcharakterisierung entwickelt, um die oben genannten Probleme zu minimieren. In dieser Umgebung gibt es noch viele ungelöste Probleme: i) die quantitative Analyse der Korrosion wird mit einfacheren Proben aus Stentmaterial anstelle von Stents durchgeführt, in den meisten Fällen aufgrund des Fehlens eines mathematischen Modells zur Berechnung der gesamten Stentoberfläche (ESSA); ii) In-vitro-Stent-Tests in Umgebungen, die sehr weit von der tatsächlichen physiologischen Umgebung entfernt sind; iii) Bewertung des Einflusses von In-vitro-Testbedingungen auf beschichtete metallische Stents; iv) Fehlen eines FISS-Korrosionsmodells (flow-induced shear stress), um nur einige zu nennen. In dieser Arbeit werden das neuartige ESSA-Modell, der strömungsdynamische Versuchsaufbau mit der Integration verschiedener Sensoren und pH-Kontrolle, der Einfluss des In-vitro-Degradationsverhaltens der mit Titanoxynitrid (TiOxNy) beschichteten Edelstahlstents und anodisierten AZ31-Proben sowie das FISS-Korrosionsmodell vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen einige wichtige Beiträge in diesem Bereich, jedoch gibt es noch ein großes Potenzial für die Entwicklung von vielversprechenden Lösungen zur Charakterisierung von Stents.
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Linienformation in M Klasse Sternen / Line Formation in M-type StarsWende, Sebastian 28 October 2010 (has links)
No description available.
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Combustion modeling for virtual SI engine calibration with the help of 0D/3D methods / Verbrennungsmodellierung für die virtuelle Applikation von Ottomotoren unter Verwendung von 0D- und 3D-MethodenGrasreiner, Sebastian 26 July 2012 (has links) (PDF)
Spark ignited engines are still important for conventional as well as for hybrid power trains and are thus objective to optimization. Today a lot of functionalities arise from software solutions, which have to be calibrated. Modern engine technologies provide an extensive variability considering their valve train, fuel injection and load control. Thus, calibration efforts are really high and shall be reduced by introduction of virtual methods. In this work a physical 0D combustion model is set up, which can cope with a new generation of spark ignition engines. Therefore, at first cylinder thermodynamics are modeled and validated in the whole engine map with the help of a real-time capable approach. Afterwards an up to date turbulence model is introduced, which is based on a quasi-dimensional k-epsilon-approach and can cope with turbulence production from large scale shearing. A simplified model for ignition delay is implemented which emphasizes the transfer from laminar to turbulent flame propagation after ignition. The modeling is completed with the calculation of overall heat release rates in a 0D entrainment approach with the help of turbulent flame velocities. After validation of all sub-models, the 0D combustion prediction is used in combination with a 1D gas exchange analysis to virtually calibrate the modern engine torque structure and the ECU function for exhaust gas temperature with extensive simulations. / Moderne Ottomotoren spielen heute sowohl in konventionellen als auch hybriden Fahrzeugantrieben eine große Rolle. Aktuelle Konzepte sind hochvariabel bezüglich Ventilsteuerung, Kraftstoffeinspritzung und Laststeuerung und ihre Optimierungspotentiale erwachsen zumeist aus neuen Softwarefunktionen. Deren Applikation ist zeit- und kostenintensiv und soll durch virtuelle Methoden unterstützt werden. In der vorliegenden Arbeit wird ein physikalisches 0D Verbrennungsmodell für Ottomotoren aufgebaut und bis zur praktischen Anwendung geführt. Dafür wurde zuerst die Thermodynamik echtzeitfähig modelliert und im gesamten Motorenkennfeld abgeglichen. Der Aufbau eines neuen Turbulenzmodells auf Basis der quasidimensionalen k-epsilon-Gleichung ermöglicht anschließend, die veränderlichen Einflüsse globaler Ladungsbewegung auf die Turbulenz abzubilden. Für den Brennverzug wurde ein vereinfachtes Modell abgeleitet, welches den Übergang von laminarer zu turbulenter Flammenausbreitung nach der Zündung in den Vordergrund stellt. Der restliche Brennverlauf wird durch die physikalische Ermittlung der turbulenten Brenngeschwindigkeit in einem 0D Entrainment-Ansatz dargestellt. Nach Validierung aller Teilmodelle erfolgt die virtuelle Bedatung der Momentenstruktur und der Abgastemperaturfunktion für das Motorsteuergerät.
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Combustion modeling for virtual SI engine calibration with the help of 0D/3D methodsGrasreiner, Sebastian 06 July 2012 (has links)
Spark ignited engines are still important for conventional as well as for hybrid power trains and are thus objective to optimization. Today a lot of functionalities arise from software solutions, which have to be calibrated. Modern engine technologies provide an extensive variability considering their valve train, fuel injection and load control. Thus, calibration efforts are really high and shall be reduced by introduction of virtual methods. In this work a physical 0D combustion model is set up, which can cope with a new generation of spark ignition engines. Therefore, at first cylinder thermodynamics are modeled and validated in the whole engine map with the help of a real-time capable approach. Afterwards an up to date turbulence model is introduced, which is based on a quasi-dimensional k-epsilon-approach and can cope with turbulence production from large scale shearing. A simplified model for ignition delay is implemented which emphasizes the transfer from laminar to turbulent flame propagation after ignition. The modeling is completed with the calculation of overall heat release rates in a 0D entrainment approach with the help of turbulent flame velocities. After validation of all sub-models, the 0D combustion prediction is used in combination with a 1D gas exchange analysis to virtually calibrate the modern engine torque structure and the ECU function for exhaust gas temperature with extensive simulations.:Contents
1 Introduction.
2 Thermodynamic modeling with real-time capability.
3 Quasi-dimensional modeling of turbulence and global charge motion.
4 Physical modeling of ignition delay.
5 Combustion modeling based on a 0D entrainment approach.
6 Virtual engine calibration with a quasi-dimensional combustion model.
7 Summary and outlook. / Moderne Ottomotoren spielen heute sowohl in konventionellen als auch hybriden Fahrzeugantrieben eine große Rolle. Aktuelle Konzepte sind hochvariabel bezüglich Ventilsteuerung, Kraftstoffeinspritzung und Laststeuerung und ihre Optimierungspotentiale erwachsen zumeist aus neuen Softwarefunktionen. Deren Applikation ist zeit- und kostenintensiv und soll durch virtuelle Methoden unterstützt werden. In der vorliegenden Arbeit wird ein physikalisches 0D Verbrennungsmodell für Ottomotoren aufgebaut und bis zur praktischen Anwendung geführt. Dafür wurde zuerst die Thermodynamik echtzeitfähig modelliert und im gesamten Motorenkennfeld abgeglichen. Der Aufbau eines neuen Turbulenzmodells auf Basis der quasidimensionalen k-epsilon-Gleichung ermöglicht anschließend, die veränderlichen Einflüsse globaler Ladungsbewegung auf die Turbulenz abzubilden. Für den Brennverzug wurde ein vereinfachtes Modell abgeleitet, welches den Übergang von laminarer zu turbulenter Flammenausbreitung nach der Zündung in den Vordergrund stellt. Der restliche Brennverlauf wird durch die physikalische Ermittlung der turbulenten Brenngeschwindigkeit in einem 0D Entrainment-Ansatz dargestellt. Nach Validierung aller Teilmodelle erfolgt die virtuelle Bedatung der Momentenstruktur und der Abgastemperaturfunktion für das Motorsteuergerät.:Contents
1 Introduction.
2 Thermodynamic modeling with real-time capability.
3 Quasi-dimensional modeling of turbulence and global charge motion.
4 Physical modeling of ignition delay.
5 Combustion modeling based on a 0D entrainment approach.
6 Virtual engine calibration with a quasi-dimensional combustion model.
7 Summary and outlook.
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