Zielsetzung der Arbeit war vorrangig die Entwicklung bzw. Weiterentwicklung von Methoden zur verbesserten Interpretation der hydraulischen Gegebenheiten in einem Grundwasserleiter mit Hilfe der Bestimmung von Radiumisotopenverhältnissen im Verlauf von Pumpversuchen. Daneben wurden 222Rn/226Ra-Verhältnisse betrachtet und interpretiert. Des Weiteren wurden Gesteinsuntersuchungen durchgeführt sowie Untersuchungen an Gesteinsoberflächen (Sekundärminerale) um Aussagen über das Löslichkeitsverhalten bzw. die Mobilität von Radium im Grundwasser zu erhalten. Die Grundwasser- und Gesteinsproben stammten vor allem aus dem Umfeld der kontinentalen Tiefbohrung (KTB Oberpfalz) sowie aus der Vorbohrung zur KTB, aber auch aus benachbarten Bundesländern und der Tschechischen Republik (Egergraben). Im Ergebnis zeigte sich, dass sich die Untersuchung der Isotopenverhältnisse zur vertiefenden Aquiferdiagnose gut eignet. Die geochemischen Untersuchungen erlaubten einen Einblick in das Löslichkeitsverhalten der untersuchten Radionuklide.

The system code TRACE is the latest development of the U.S. Nuclear Regulatory Commission (US NRC). TRACE, developed for the analysis of operational conditions, transients and accidents of light water reactors (LWR), is a best-estimate code with two fluid, six equation models for mass, energy, and momentum conservation, and related closure models. Since TRACE is mainly applied to LWR specific issues, the validation process related to innovative nuclear systems (liquid metal cooled systems, systems operated with supercritical water, etc.) is very limited, almost not existing. In this work, essential contribution to the validation of TRACE related to lead and lead alloy cooled systems as well as systems operated with supercritical water is provided in a consistent and corporate way. In a first step, model discrepancies of the TRACE source code were removed. This inconsistencies caused the wrong prediction of the thermo physical properties of supercritical water and lead bismuth eutectic, and hence the incorrect prediction of heat transfer relevant characteristic numbers like Reynolds or Prandtl number. In addition to the correction of the models to predict these quantities, models describing the thermo physical properties of lead and Diphyl THT (synthetic heat transfer medium) were implemented. Several experiments and numerical benchmarks were used to validate the modified TRACE version. These experiments, mainly focused on wall-to-fluid heat transfer, revealed that not only the thermo physical properties are afflicted with inconsistencies but also the heat transfer models. The models for the heat transfer to liquid metals were enhanced in a way that the code can now distinguish between pipe and bundle flow by using the right correlation. The heat transfer to supercritical water was not existing in TRACE up to now. Completely new routines were implemented to overcome that issue. The comparison of the calculations to the experiments showed, on one hand, the necessity of these changes and, on the other hand, the success of the new implemented routines and functions. The predictions using the modified TRACE version were close to the experimental data. After validating the modified TRACE version, two design studies related to the Generation IV International Forum (GIF) were investigated. In the first one, a core of a lead-cooled fast reactor (LFR) was analyzed. To include the interaction between the thermal hydraulic and the neutron kinetic due to temperature and density changes, the TRACE code was coupled to the program system ERANOS2.1. The results gained with that coupled system are in accordance with theory and helped to identify sub-assemblies with the highest loads concerning fuel and cladding temperature. The second design which was investigated was the High Performance Light Water Reactor (HPLWR). Since the design of the HPLWR is not finalized, optimization of vital parameters (power, mass flow rate, etc.) are still ongoing. Since most of the parameters are affecting each other, an uncertainty and sensitivity analysis was performed. The uncertainty analysis showed the upper and lower boundaries of selected parameters, which are of importance from the safety point of view (e.g., fuel and cladding temperature, moderator temperature). The sensitivity study identified the most relevant parameters and their influence on the whole system.

Due to recent summers’ amplified frequency in intense rainstorm events, so-called cloudbursts, in places of the world not normally prone to such extreme weather phenomena, interest has aroused amongst authorities regarding measures to address in order to minimize the devastating impact of the subsequent floods. Such measures include physical planning of the townscape in terms of avoiding water to pond in inappropriate places. An important tool in this process is flood modelling. By utilizing advanced numerical hydraulic models, risk areas in the urban environment can be identified and important flow paths can be detected. A computer model that is able to simulate the two-dimensional surface runoff is MIKE 21, a part of the MIKE by DHI software series for water environment modelling. MIKE 21 comes in two versions, the Classic version and the Flexible Mesh (FM) version. The Classic version employs a structured orthogonal mesh to describe the topography/bathymetry of the computational domain, whilst the FM version bases its general domain description on a triangulated, unstructured mesh. In contrast to the Classic approach, the FM description allows for an altered resolution within the study area. This allows for an increase of the mesh resolution in the proximity of structures that are assumed important for the flood propagation, and a decrease in homogenous areas that are not expected to be as important regarding the general flood distribution. In this report, the suitability of applying the FM version in precipitation-related urban flood modelling purposes has been investigated. The results have been compared to those obtained from the Classic model, which represents the current method employed to perform these kind of analyses. The main investigations have been conducted in scenarios representing a rainfall event with a return period of 100 years. As no calibration data was available for the sites investigated at this kind of extreme event, the results only relate to each other. The results showed no significant difference between the models regarding where water generally will flow and accumulate. However, the spatial and volumetric distribution of the water in risk areas is more severe in the Classic model’s results. This was assessed to be the consequence of a parameter, only existing in the FM model, which suppresses the momentum equations of the model and by doing so, retains water in the mesh elements and prevents it to flow unimpeded until a certain depth is achieved. Too low values of this parameter caused instabilities in the program. Additionally, the required workload to set up the FM model was found significantly higher compared to the Classic model. Accordingly, no sensible reason to change from the Classic to the FM approach in urban flood modelling could be found. / På grund av de senaste somrarnas ökade återkomst av kraftiga och intensiva regn, så kallade skyfall, i delar av världen som vanligtvis inte har varit speciellt utsatta för den här typen av väderfenomen har medvetenheten av deras förstörande kraft ökat bland kommuner och myndigheter. Med det har också intresset kring översvämningsförebyggande åtgärder ökat. Sådana åtgärder inkluderar den fysiska utformningen av stadsbilden ifråga om exempelvis höjdsättning för att undvika vattenansamlingar på olämpliga ställen. I denna process är översvämningsmodellering ett viktigt redskap. Med hjälp av avancerade numeriska hydrauliska modeller kan riskområden samt flödesvägar i stadsmiljön kartläggas. MIKE 21 är en datormodell som kan simulera den tvådimensionella ytavrinningen. MIKE 21 är en del av programsviten MIKE by DHI och återfinns i två versioner, MIKE 21 Classic och MIKE 21 Flexible Mesh (FM). Classicversionen utgår från ett rutnätmönstrat grid för att beskriva topografin/batymetrin i beräkningsdomänen, medan den i FM-versionen bygger på en triangulär, ostrukturerad konstruktion. I och med sin ostrukturerade uppbyggnad tillåter FM-beskrivningen en varierad upplösning inom studieområdet, tillskillnad från Classic-tillvägagångssättet. Detta gör det möjligt att i FM-modellen öka upplösningen i komplexa områden som anses särskilt viktiga för att kunna ge en korrekt bild av översvämningsförloppet, medan en lägre upplösning kan tilldelas mer homogena områden som anses ha en mindre viktig betydelse för den generella översvämningsutbredningen. Den här rapporten har undersökt hur väl MIKE 21 FM lämpar sig i skyfallsanalyser. Resultaten har jämförts mot de resultat som erhållits från Classic-modellen, som representerar det nuvarande tillvägagångssättet att utföra skyfallsanalyser på. Huvudutredningarna byggde på scenarion som kan uppstå när ett 100-årsregn faller över studieområdena. Eftersom ingen mätdata från ett sådant skyfall fanns att tillgå har resultaten från de två modellerna endast jämförts i förhållande till varandra. Resultaten visade inte på några egentliga skillnader ifråga om var vatten ansamlas. Dock kunde det påvisas att både den ytliga och volymetriska utbredningen i och kring ansamlingsplatserna var högre i Classicmodellen. Detta bedömdes ha att göra med en djupparameter som endast återfinns i FM-modellen. Denna parameter styr när modellens momentekvationer tas med i beräkningen. På så sätt styr den när vatten kan flöda mellan elementen i meshet. För låga värden på den leder till instabiliteter i programmet. Vidare visade sig arbetet med att framställa en FM modell vara betydligt mer tidskrävande jämfört med Classicmodellen. Med bakgrund av detta kunde inte någon anledning till varför MIKE 21 Classic skulle frångås i skyfallsanalyser hittas.

Målet med detta arbete är att fastställa vilka förluster och besparingar som kan åstadkommas genom användning av ett urkopplingsbart motorkraftuttag. Syftet är att granska användningen av ett urkopplingsbart motorkraftuttag och få en uppfattning av vilka besparingar som kan göras.  Kraftuttag är en komponent på lastbilar som driver tilläggsfunktioner såsom kylkompressorer, pumpar och kardanaxlar. En huvuduppgift för ett motordrivet kraftuttag är att driva applikationer under lastbilens driftstid. Då arbetet utgår ifrån ett hydraulschema behövs teori för hydraulik. Hydraulik är en energiöverföring som görs med hjälp av vätskor. Ett hydraulsystem består av flera olika komponenter, beroende på vilka funktioner som ska användas använder man olika antal komponenter i systemet.  Arbetet utgår från ett hydraulschema som visar ett hydraulsystem för en lastväxlare. Beräkningar sker enbart på bypassystemet från hydraulschemat, där ventiler försummas. Dessa beräkningar kommer utföras på två olika pumpar och de kommer jämföras i diskussionen.

Due to increased demands on fuel economy the question of a more intelligent engine control for driving a truck-mounted crane has been raised. The aim of this thesis is to develop a new engine control for crane driving. The primary concern for the new engine control is fuel economy, but other factors, such as driver environment and drivability, have been taken into consideration as well. A literature study investigating engine control in construction machines has also been carried out and the results are presented in this report. Due to the fact that the hydraulic control system as well as the diesel engine control system is designed by the same construction machine manufacturer, more complex control strategies are utilized in these applications. In order to test the new control strategy a full-scale test has been carried out on a Scania truck with a crane from Hiab. The results point towards lower fuel consumption, better driver experience and lower noise levels. Some of the control features of the new control are suggested to be placed in the crane, and some in the truck. Only a small expansion of the communication between truck and crane would be necessary in order for the new control strategy to work. The experiences from the literature study point on several features utilized in construction machines that could be implemented in the crane control of the future. / På grund av ökade krav på minskad bränsleförbrukning har frågan om en förbättrad motorstyrning vid krankörning av lastbilsmonterade kranar blivit aktuell. Målet för detta examensarbete är att utveckla en ny motorstyrning anpassad för krankörning. I första hand syftar den nya motorstyrningen till att minska bränsleförbrukningen, men även andra faktorer såsom förarmiljö och körbarhet har tagits hänsyn till. En litteraturstudie om motorstyrning i hydrauliska grävmaskiner och andra hydrauliska maskiner har också utförts och resultatet finns presenterat i denna rapport. Eftersom det hydrauliska styrsystemet såväl som dieselmotorstyrsystemet är sammansatt hos en och samma tillverkare används mer komplicerade styralgoritmer i dessa tillämpningar. För att testa den nyutvecklade motorstyrningen har fullskaletest utförts på en Scanialastbil utrustad med en kran från Hiab. Resultaten pekar på lägre bränsleförbrukning, bättre förarupplevelse och lägre ljudnivå. Somliga av funktionerna i den nya styrningen föreslås placeras i lastbilen och andra i kranen. Bara en mycket liten utvidgning av kommunikationen mellan kran och lastbil skulle behövas för att denna styralgoritm skulle fungera. Lärdomarna ifrån litteraturstudien visar på att flera av de styrfunktioner som används ibland annat grävskopor skulle kunna komma till nytta i motor- och kran styrningen i en lastbilsmonterad kran i framtiden.

Lärande med elektroniska medel har potentialen att revolutionera lärande. Via datorskärmen kan man enkelt åskådliggöra fysikaliska fenomen och underlätta arbetet för läraren. Om en utbildning bedrivs elektroniskt med hjälp av en dator och på distans uppstår en del svårigheter men samtidigt möjligheter, jämfört med en traditionell utbildning med fysisk närvaro i en skola. Datorer ger möjligheten att ta hänsyn till pedagogiska aspekter som kan effektivisera lärande. I dagens läge finns det inte ett utarbetat sätt att lära ut med elektroniska medel som garanterar ett gott lärande resultat. Hur en elektronisk kurs utformas är upp till läraren och institutionen som erbjuder kursen. I denna rapport ger vi ett enkelt förslag på hur vi anser en elektronisk kurs bör vara utformad samt det innehållet i kursen bör täcka. / Teaching by electronic means has the potential to revolutionize teaching. The screen of the computer can easily visualize physical phenomenon and facilitate the work of the teacher. If an education is conducted electronically and by distance it creates some difficulties but at the same time opportunities, compared to traditional education with a physical presence at a school. Today there is no prepared way to teach by electronic means that guarantees good teaching results. How an electronic course is formed is decided by the teacher and the institution offering the course. In this report we give a simple suggestion of how we consider an electronic technics course should be formed and what the course content should cover.

Climate change and economic opportunities motivate investigating electric distributed power for working hydraulics in non-road mobile machinery (NRMM) instead of conventional hydraulics. This recent method allows significant energy savings in hydraulic systems, which was demonstrated previously by many independent studies. In this study, zonal hydraulics (as electrically distributed) are realized with direct driven hydraulics drive (DDH) units. Unlike conventional hydraulic drives the DDH units are disconnected from the engine (main prime mover) and distributed throughout the system. In a DDH unit, a single fixed displacement pump/motor with a speed-controlled electric servomotor directly controls the flow. The aim of this paper is to determine functionality of this new two-cylinder DDH-system in a lifting work cycle (or a swerve motion of the work machine). For this purpose, a model was created to investigate performance of the new test rig Dolores. The results of the simulation model will be utilized in future research to discover and compare other alternatives for working hydraulics architectures.

Reducing the energy consumption of off-highway machinery due to poor system efficiency is an urgent challenge. Several advanced and innovative architectures have been proposed over the years to tackle this problem, but very few of them found fertile ground for commercial applications due to increased complexity and cost. In this paper, the design, implementation, and testing of a multi-service Digital Displacement ® Pump architecture applied to an excavator are presented. The Digital Displacement ® Pump allows for a dynamic physical displacement allocation to services at different pressure levels, thus reducing throttling losses required to operate multiple actuators simultaneously. A feed-forward control logic is implemented and applied to the system using a closed-centre architecture. The results indicate a fuel reduction of more than 30% compared to the baseline excavator.

This paper introduces the comprehensive approach of ARGO-HYTOS in developing and optimizing hydraulic tanks. Starting with a detailed analysis of the application, the tank design was optimized and an innovative deaerator was developed. In a first step, various Computational Fluid Dynamics (CFD) -based analyzing methods are presented, which are used to support the optimization process of tank development with regard to complex flow conditions and unexpected influences. The main topic of this paper is the introduction of an innovative labyrinth deaerator, causing coalescence of air bubbles, slower subsequent flow conditions and finally a better deaeration. A further focus is on a customized deaeration test rig, which is used to validate improved components and tank designs on the one hand and to learn more about the complex deaeration effects on the other hand. With this comprehensive optimization approach and the innovative, compact and patented labyrinth deaerator, the size of the tank and the amount of oil can be reduced to a minimum, without impairing air separation, but on the contrary, even improving the air separation behavior.

The paper presents a study of a highly integrated hydraulic powertrain for mobile working machines. The highlight of this new concept is the replacement of separated drive and working pumps in conventional systems with only one displacement pump. After a comparison of different system architectures, the appropriate operating and control strategies for the chosen topology were applied and optimized. With the help of simulations in AMESim, a proof of the function of the hydraulic circuit and the controlling has been established. In addition, the energy saving potential of the integrated hydraulic system is also considered, by comparing the energy consumption of the new and the conventional powertrain in different duty cycles.