Examensarbeiten

Suche


Studien-, Bachelor-, Master- und Diplomarbeiten am LSTM Erlangen

Der Lehrstuhl bietet in allen wissenschaftlichen Bereichen Studien-, Bachelor-, Master- und Diplomarbeiten in deutscher oder englischer Sprache an.

Die Arbeiten werden von den Hochschullehrern des Lehrstuhls verantwortet und betreut. Eine zusätzliche intensive Betreuung erfolgt durch den jeweiligen Leiter des Bereiches, in dem die Arbeit durchgeführt wird, und ggf. durch die Doktoranden, durch die einschlägige Forschungsprojekte bearbeitet werden. Die ausführenden Studenten werden für die Zeit der Arbeit in das Team und die Projekte des Bereiches und somit in den Lehrstuhl integriert, so dass auch der Zusammenhang der Arbeit mit den laufenden Forschungsvorhaben des Lehrstuhls deutlich wird.

Die Erarbeitung einer Themenstellung kann durch Kontakt mit den Leitern der einzelnen Forschungsbereiche erfolgen

 


Aufbau eines Lasersystems zur Messung von Konzentrationsgradienten

Art der Arbeit:

Diplom-/Masterarbeit

Betreuer:

Dipl.-Ing. Cemil Akbulut (Telefon 09131 85-29472, E-Mail: cemil.akbulut@fau.de)

Beschreibung der Arbeit:

Blasensäulenreaktoren werden in vielen industriellen Prozessen, bspw. in der Raumfahrt-, Chemie-, oder Verfahrenstechnik, angewendet, bei denen die Wärme- und Stofftransport zwischen zwei Phasen stattfindet. Blasensäulenreaktoren übernehmen in diesen Prozessen eine wesentliche Rolle in Bezug auf die Effizienz der betrachteten Anlage. Um die Blasensäulenreaktoren effizienter auslegen zu können, ist das genaue Verständnis von Diffusionsprozessen notwendig. Im Rahmen dieses Großprojekts werden Untersuchungen zur Diffusion unter kompensierter Gravitation durchgeführt In einem Parabelflugversuch in enger Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sollen die Diffusionsprozesse (ohne Auftriebskonvektion) in einem generischen Blasensäulenreaktor untersucht werden. Am Lehrstuhl für Strömungsmechanik wird ein geeigneter Versuchsstand aufgebaut. Hierfür werden die optischen Messtechniken Scher-Interferometrie und Particle Image Velocimetry (PIV) eingesetzt.

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Scher-Interferometrie System aufgebaut werden. Basierend auf den Interferogrammen sollen Diffusionskoeffizienten ausgewertet werden.

Ihr Profil:

Sie sind Student/in und haben gute bis sehr gute Kenntnisse in einem Teil der folgenden Gebiete:

  • Interesse an experimenteller und analytischer Arbeit
  • Optik (vorteilhaft)
  • Sie haben eine ausgeprägte Fähigkeit zum selbstständigen Arbeiten
  • 3D CAD-Software (nicht zwingend)

Beginn: nach Absprache

Bearbeitungszustand: Die Arbeit ist noch offen (Stand: Oktober 2017)


Auslegung und Aufbau eines generischen Blasensäulenreaktors

Art der Arbeit:

Diplom-/Masterarbeit

Betreuer:

Dipl.-Ing. Cemil Akbulut (Telefon 09131 85-29472, E-Mail: cemil.akbulut@fau.de)

Beschreibung der Arbeit:

Blasensäulenreaktoren werden in vielen industriellen Prozessen, bspw. in der Raumfahrt-, Chemie-, oder Verfahrenstechnik, angewendet, bei denen die Wärme- und Stofftransport zwischen zwei Phasen stattfindet. Blasensäulenreaktoren übernehmen in diesen Prozessen eine wesentliche Rolle in Bezug auf die Effizienz der betrachteten Anlage. Um die Blasensäulenreaktoren effizienter auslegen zu können, ist das genaue Verständnis von Diffusionsprozessen notwendig. Im Rahmen dieses Großprojekts werden Untersuchungen zur Diffusion unter kompensierter Gravitation durchgeführt. In einem Parabelflugversuch in enger Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sollen die Diffusionsprozesse (ohne Auftriebskonvektion) in einem generischen Blasensäulenreaktor untersucht werden. Am Lehrstuhl für Strömungsmechanik wird ein geeigneter Versuchsstand aufgebaut. Hierfür werden die optischen Messtechniken Interferometrie und Particle Image Velocimetry (PIV) eingesetzt.

  • Auslegung und Aufbau eines zweiphasig durchströmten Strömungskanals
  • Einarbeitung von Pumpe und HSS-Kamera in die LabVIEW
  • Datenauswertung und Bestimmung der Blasengröße und -frequenz

Ihr Profil:

Sie sind Student/in und haben gute bis sehr gute Kenntnisse in einem Teil der folgenden Gebiete:

  • Interesse an experimenteller und analytischer Arbeit
  • Kenntnisse der zweiphasen Strömung vorteilhaft (nicht zwingend)
  • Sie haben eine ausgeprägte Fähigkeit zum selbstständigen Arbeiten
  • Erfahrungen mit Messtechnik und LabVIEW (vorteilhaft)
  • 3D CAD-Software (nicht zwingend)

Beginn: nach Absprache

Bearbeitungszustand: Die Arbeit ist noch offen (Stand: Oktober 2017)


Entwicklung von Modellen zur Vorhersage des Energiebedarfs und der Wasser- und Produktströme innerhalb eines Simulationstools für Weinwirtschaftsbetriebe

Art der Arbeit:

Masterarbeit

Betreuung:

Martin Schütz, M.Sc. (Telefon 09131 85-28794, E-Mail: martin.konrad.schuetz@fau.de)

Beschreibung der Arbeit:

Die Weinbereitung ist ein energie- und wasserintensiver Prozess, der mehr und mehr in den Fokus von Energieberatern und Umweltämtern rückt. Im Unterschied zu anderen Branchen der Getränkeindustrie sind die Betriebe der Weinwirtschaft sehr stark an die Saisonalität der Traubenerzeugung gebunden. Die großen Schwankungen in den Strom- und Wasserbedarfen, sowie im Anfall von Abwässern während der Weinbereitung verdeutlichen, dass ein enormes Potential zur Steigerung der Energie- und Wassereffizienz vorhanden ist und die Betriebe der Weinwirtschaft aus ökonomischer, ökologischer und sozialer Verantwortung einen Beitrag zur Effizienzsteigerung leisten können.

Die ausgeschriebene Arbeit hat daher als Ziel die Vorhersagbarkeit des Energiebedarfs und der Stoffströme von der Traubenannahme bis zum Verkauf der Flaschen. Der/die Studierende wird anhand vorliegender Messdaten Relationen innerhalb von Einzelprozessen der Weinbereitung feststellen und Modelle zur mathematischen Abbildung erstellen. Mit dem Ziel den Energie- und Wasserbedarf bei der Weinbereitung zu senken, finden die Ergebnisse in einem hybriden Simulationstool Anwendung.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:

Vorkenntnisse wünschenswert im Bereich Betriebs- und Prozesssimulation, Studium des Life Science Engineering, Chemie- und Bioingenieurwesens, der Energietechnik, der Medizintechnik oder vergleichbarem.

Interessen, Vorlieben

  • Eigenständiges und freies Arbeiten,
  • Innovatives Arbeiten auf dem neuesten Stand der Forschung und Technik,
  • Umweltverfahrenstechnik, Lebensmitteltechnik und Wein J

Schlagwörter: Weinherstellung, Prozessvisualisierung und -virtualisierung, Betriebs- und Prozessdatensimulation,

Beginn: ab sofort (April 2017)

Bearbeitungszustand: Die Arbeit ist noch offen.

 


Evaluierung eines nichtinvasiven online Messsystems auf Nahinfrarotbasis zur Analyse von Tenebrio Molitor Larven

Art der Arbeit:

Masterarbeit

Betreuung:

Andreas Baur, M.Sc. (Telefon 09131 85-28794, E-Mail: andreas.baur@fau.de)

Beschreibung der Arbeit:

Zurzeit werden hauptsächlich Fischmehl, Sojabohnen und diverse Getreidesorten als Proteinquelle für Futtermittel genutzt. Die FAO schätzt, dass die Produktion bis 2050 um 70 % erhöht werden muss, um die Futtermittelnachfrage bedienen zu können. Die damit verbundenen Probleme wie Überfischung der Meere und die konkurrierende Flächen­nutzung werden folglich intensiviert. Vor diesem Hintergrund rückt die Nutzung von Insekten als alternative Proteinquelle verstärkt in den Vordergrund. So beschäftigt sich auch ein aktuelles Forschungsprojekt am LSTM mit der Entwicklung eines Verfahren zur automatisierten Insektenzucht. Dazu gehören u.a. die Fütterung, Zucht und Mast, die optische Sortierung der Insekten und die Entwicklung eines Messsystems.

Daher soll im Rahmen der ausgeschriebenen Masterarbeit ein Messsystem im Labormaßstab getestet werden, bei dem die Mehlkäferlarven mit einem Spektroskop im Nahinfrarotbereich (NIR) betrachtet werden. Mithilfe der Spektroskopie sollen Rückschlüsse auf die Fett-, Wasser- und Proteingehalte einer Mehlkäferlarve geschlossen werden. Parallel dazu sollen geeignete Methoden etabliert werden, um das NIR-Messsystem zu validieren. Dazu gehören beispielsweise nasschemische Methoden wie die Kjeldahl-Stickstoffbestimmung und der Bradford-Test, oder das mehrfache Vermessen von Standards.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:

Vorkenntnisse wünschenswert im Bereich der NIR- Spektroskopie (allg. Kenntnisse bezüglich optischer Messverfahren), MATLAB, Studium des Life Science Engineering, Chemie- und Bioingenieurwesens, der Energietechnik, der Medizintechnik oder vergleichbarem.

Interessen, Vorlieben

  • Eigenständiges und freies Arbeiten,
  • Innovatives Arbeiten auf dem neuesten Stand der Forschung und Technik,
  • Arbeiten mit lebendigen Insekten

Schlagwörter: alternative Proteinquellen, Insekten, optische Messtechnik, NIR-Spektroskopie, multivariate Datenanalyse

Beginn: ab sofort (April 2017)

Bearbeitungszustand: Die Arbeit ist noch offen.


Numerical investigations on the influence of the angle of repose

and of the particle exposure to shear flow on the onset of particle motion

Art der Arbeit:

Master, Bachelor Thesis, Projektarbeit

Betreuer:

Christian Illigmann (Telefon: 09131/85-29473, E-Mail: christian.illigmann@fau.de)

Beschreibung der Arbeit:

The onset of granular motion is encountered in several natural situations like sediment transport in rivers, bed erosion or dune formation. This also finds application in different industrial operations as pneumatic conveying, filtration or cleaning of surfaces. Research has mainly focused on turbulent flow conditions and disordered granular beds yielding only statistical information, we study laminar flows along regular, periodic substrates that enables to derive a deeper quantitative understanding.

In this framework, we perform numerical simulations within OpenFOAM to study the impact of particle size, substrate geometry and neighboring particles on the onset of particle motion.

In particular, we offer a Projektarbeit/bachelor thesis/master thesis to perform numerical simulations for one single to clarify how the onset of motion depends on the angle of repose and on the exposure of the sphere to a shear flow.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:

Schlagwörter: Strömungsmechanik, OpenFOAM

Bearbeitungszustand: Die Arbeit ist noch offen.


Numerical study of incipient particle motionin laminar shear flow:

Impact of substrate porosity

Art der Arbeit:

Master, Bachelor Thesis

Betreuer:

Christian Illigmann (Telefon: 09131/85-29473, E-Mail: christian.illigmann@fau.de)

Beschreibung der Arbeit:

The onset of granular motion is of crucial importance in several natural situations like sediment transport in rivers, bed erosion or dune formation, as well as in countless industrial operations as pneumatic conveying, filtration, cleaning or particle positioning. Up to now, research has mainly addressed turbulent and disordered systems. The lack of proper definition and control of the systems under study, however, has only enabled to derive statistical results. Yet, predicting the incipient motion of particles can be of great interest at low particle Reynolds numbers and under regular structured substrates like, for instance, in microfluidics, biofilms, filters and positioning. Aiming for a deterministic understanding and description, we study the onset of particle motion in laminar shear experimentally, numerically and analytically. As part of this study program, we are looking for a student to perform simulations on the impact of substrate porosity.

Preliminary studies have indicated that the porosity of the substrate can play a significant role in the onset of particle motion. To clarify this point, the task for the thesis is to study numerically how the critical conditions for onset change with the substrate porosity. The studies are performed with OpenFOAM.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:

Schlagwörter: Strömungsmechanik, OpenFOAM

Bearbeitungszustand:

Die Arbeit ist noch offen.


Implementation of the Immersed Boundary Method to study particle motion along a regular periodic substrate in a shear flow

Art der Arbeit:

Master Thesis

Betreuer:

Christian Illigmann (Telefon: 09131/85-29473, E-Mail: christian.illigmann@fau.de)

Beschreibung der Arbeit:

The onset of granular motion is encountered in several natural situations like sediment transport in rivers, bed erosion or dune formation. This also finds application in different industrial operations as pneumatic conveying, filtration or cleaning of surfaces. Typical bed-load transports as well as most of industrial applications are characterized by turbulent conditions and heterogeneous particle size distribution. Therefore, the actual status of research is mainly addressed under these conditions. However, last advances in microfluidics, for instance, reveal that predicting the incipient motion of particles can be of great interest at low particle Reynolds numbers and under regular structured substrates. Moreover, this actual status of research yields in a description of the phenomenon without taking into account the geometrical properties of the particle bed.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:

Schlagwörter: Strömungsmechanik, Immersed Boundary Method, OpenFOAM

Bearbeitungszustand:

Die Arbeit ist noch offen.


Ansteuerung einer Hochdruckanlage mit Labview

Art der Arbeit:

Projekt-/Studienarbeit

Betreuer:

Prof. Dr. Andreas Wierschem (Telefon 09131/85-29566, E-Mail: andreas.wierschem@fau.de)

Beschreibung der Arbeit

Die Druckbeaufschlagung und Datennahme einer Hochdruckanlage soll mit Labview gesteuert werden.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse: Gute Labview-Vorkenntnisse

Schlagwörter: Labview

Bearbeitungszustand:

Die Arbeit ist noch offen.


Optimierung und Weiterentwicklung einer Versuchsanlage zur Untersuchung der Einsatzqualifizierung einer innovativen Backofentechnik

Art der Arbeit:

     Master-/Bachelorarbeit

Betreuer:

     Franziska Raab M.Sc.        (Telefon 09131/85-29485, E-Mail: Franziska.Raab@fau.de)

     Dr.-Ing. Ana Zbogar-Rasic (Telefon 09131/85-29493, E-Mail: Ana.Zbogar-Rasic@fau.de)

     Dipl.-Ing. Vojislav Jovicic    (Telefon 09131/85-29492, E-Mail: Vojislav.Jovicic@fau.de)

Beschreibung der Arbeit:

In Deutschland werden jährlich ca. 4.600.000.000 MJ Energie zum Backen von Brot benötigt. Um die einzusetzende Energie effizienter zu nutzen, wird eine innovative Backofentechnik mit Einsatz von volumetrischen keramischen Brennern (VKB), auch Porenbrennertechnolgie genannt, am Lehrstuhl für Strömungsmechanik (LSTM) entwickelt. Hierdurch kann durch die strahlungsintensive Wärmeübertragung eine Backzeitverkürzung erreicht und durch die schnelle Regelbarkeit der Temperaturniveaus im Backofen genaue Einstellungen erreicht werden.

Ziele:

  • Weiterentwicklung des bestehenden Versuchsstandes
  • Untersuchung zur optimalen VKB-Anordnung
  • Untersuchung des Abstandes zwischen VKB und Backobjekt
  • Ermittlung des Strahlungsanteils mit einem Ersatzlebensmittel
  • Schwadengabenimplementierung
  • Einfluss der Abgasführung in den Wänden
  • Vergleich mit konventionellem Industriebackofen

Interessen:

  • Experimentelle Untersuchungen
  • Verbrennungstechnik
  • Anwendung der VKB-Technologie

Schlagwörter:

     Porenbrenner, volumetrische keramische Brenner (VKB), Energieeffizienz, Backprozess, Verbrennung.

Beginn:

     Ab sofort (15.05.2015)


Numerical simulations of the temperature and flow fields within the novel baking oven

Art der Arbeit:

     Master-/Bachelorarbeit

Betreuer:

     Franziska Raab M.Sc.        (Telefon 09131/85-29485, E-Mail: Franziska.Raab@fau.de)

     Dr.-Ing. Ana Zbogar-Rasic (Telefon 09131/85-29493, E-Mail: Ana.Zbogar-Rasic@fau.de)

     Dipl.-Ing. Vojislav Jovicic    (Telefon 09131/85-29492, E-Mail: Vojislav.Jovicic@fau.de)

Beschreibung der Arbeit:

Average annual production and consumption of the baking goods in Germany is around 83 kg/person. It is easy to calculate that for the whole Germany annual amount of baking goods is over amazing 6.600.000.000 kg/year!

Within the baking industry, baking process is the most energy-demanding step. From the total amount of energy required for the baking only 1/3 is used for heating up of the backing product. Rest of the energy dissipates to the surrounding as a heat loss. Therefore, one of the main development demands within the baking industry in the near future is to increase the energy efficiency of the production process. Furthermore, there is also a constant need for innovation in the area of oven design, increase of overall efficiency, reduction of environmental impact, etc.

A novel backing oven, currently under development within the research group B2 at the Institute of Fluid Mechanics in Erlangen (LSTM) will be, for the first time, equipped with the volumetric ceramic burners instead of conventional ones. This concept is expected to provide some significant advantages compared to the existing, commercially available baking technics, due to the higher thermal radiation output, high controllability and extremely short reaction time of volumetric ceramic burners. Thus, such should offer not only an improved regulation dynamic, that are crucially important for implementation of various baking programs, but also an increased energy efficiency and decreased fuel consumption rate.

Main goal of here proposed research is to determine and quantify influence of the heat irradiated from the burners on temperature distribution within the oven. Student will use known geometry to build models and has to numerically simulate different simple ‘planar’ oven layouts operating under different initial conditions (powers and air/fuel ratios). These simulations include the simulations of the flow- and thermal field, where both convection, due to the flow of hot combustion gases, and the radiation need to be taken into account. Result of these simulations will give an answer to a question: “which of the tested burner layouts can provides an optimal temperature distribution within the oven”.

Simulations are to be done in ANSYS-CFX software. Obtained results will be validated using the available experimental findings.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:

   - (Basic) Knowledge and interest in Thermodynamics and Fluidmechanics,
   - Will to learn and work as a part of our team,
   - (Some) Experience with ANSYS-CFX Software,
   - Interest in industrially applied research.

Schlagwörter:

     Numerical simulations, CFD, combustion, radiation, heat and mass transfer, baking process, industrially applied research.

Bearbeitungszustand:

     Available from 15th of May 2015 !!!


EXPERIMENTAL SIMULATION OF METHANE HYDRATE EXTRACTION AT PRESSURE CONDITIONS

Art der Arbeit:

Masterarbeit

Betreuer:

José Rodríguez Agudo (FAU Campus Busan; Telefon: +82 51/899 8000; E-Mail: jose.a.rodriguez@fau.de)

Beschreibung der Arbeit

Methane hydrate is a clathrate solid consisting of methane molecules enclosed in frozen water which is usually found in deep ocean floor at cold temperature and high pressure. This solid similar to ice, is currently considered as one of the most important potentially future source of hydrocarbon fuel, being a more environmental alternative to other fossil fuels. The low thermodynamic stability of methane hydrate, however, makes the exploitation of MH oceanic deposits a potential geohazard. The release of large quantities of methane from deep oceans into the atmosphere has as a possible cause of global climate change. Moreover, latest research reveals its possible implication for the formation of tsunamis and continental slope failures. The study of transport phenomena involved on the physic-chemical and microbiological process taking place in natural ocean deposits is thus of vital importance to ensure a safe and ecological extraction of MH.

To this end, we have installed at the university campus of FAU Busan (Korea) a high pressure vessel which mimics the submarine conditions of MH deep oceanic deposits. The autoclave allows maximum pressures up to 150 bars and seawater volumes of 475 liters. We experimentally study how fluctuations either in water temperature or flow velocity affect the thermodynamic gas hydrate stability inside the pressure reactor.

The main objective of this thesis is to study the stability of MH under fluctuations on its environment due to natural and anthropogeniccauses

Potential tasks:
- Experimental study of MH dissociation in a high pressure vessel caused by changes in pressure, water temperature, flow velocity, sediment bed properties, salinity and pH conditions
- Implementation of non-invasive methods for the optical tracking of the MH structure.
Among others: visualization by digital high-speed cameras, Particle Image Velocimetry or Digital Liquid Crystal Thermography.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:

Schlagwörter:

Bearbeitungszustand:

Die Arbeit ist noch offen.


 LSTM_DELGADO 4c_kleinNumerical study of incipient particle motion

in laminar shear flow:

Two identical particles in contact

 

Master-/Bachelorarbeit

The onset of granular motion is of crucial importance in several natural situations like sediment transport in rivers, bed erosion or dune formation, as well as in countless industrial operations as pneumatic conveying, filtration, cleaning or particle positioning. Up to now, research has mainly addressed turbulent and disordered systems. The lack of proper definition and control of the systems under study, however, has only enabled to derive statistical results. Yet, predicting the incipient motion of particles can be of great interest at low particle Reynolds numbers and under regular structured substrates like, for instance, in microfluidics, biofilms, filters and positioning. Aiming for a deterministic understanding and description, we study the onset of particle motion in laminar shear experimentally, numerically and analytically. As part of this study program, we are looking for a student to perform simulations for two particles in contact.

Different regimes for the onset of particle motion have been observed experimentally. The task for the thesis is to study numerically whether there are further regimes and to establish a phase diagram for the different regimes. The studies are performed with OpenFOAM. First numerical studies on two particles in contact have already been performed.

 

 
 
 

 

FIG. 1 Velocity field and Streamlines over a regular arranged quadratic substrate. (a) shows the simulation model for a regular substrate bed without particles on top and (b) the streamlines for two identical particles that are placed on top of the substrate.

 

Interested? Then contact:

Christian Illigmann
Telefon: 09131/85-
29473

Fax: 09131/85-29503

E-Mail: christian.illigmann@fau.de