Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation
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Virtueller Journalismus
(2019)
The paper presents the topological reduction method applied to gas transport networks, using contraction of series, parallel and tree-like subgraphs. The contraction operations are implemented for pipe elements, described by quadratic friction law. This allows significant reduction of the graphs and acceleration of solution procedure for stationary network problems. The algorithm has been tested on several realistic network examples. The possible extensions of the method to different friction laws and other elements are discussed.
In an effort to assist researchers in choosing basis sets for quantum mechanical modeling of molecules (i.e. balancing calculation cost versus desired accuracy), we present a systematic study on the accuracy of computed conformational relative energies and their geometries in comparison to MP2/CBS and MP2/AV5Z data, respectively. In order to do so, we introduce a new nomenclature to unambiguously indicate how a CBS extrapolation was computed. Nineteen minima and transition states of buta-1,3-diene, propan-2-ol and the water dimer were optimized using forty-five different basis sets. Specifically, this includes one Pople (i.e. 6-31G(d)), eight Dunning (i.e. VXZ and AVXZ, X=2-5), twenty-five Jensen (i.e. pc-n, pcseg-n, aug-pcseg-n, pcSseg-n and aug-pcSseg-n, n=0-4) and nine Karlsruhe (e.g. def2-SV(P), def2-QZVPPD) basis sets. The molecules were chosen to represent both common and electronically diverse molecular systems. In comparison to MP2/CBS relative energies computed using the largest Jensen basis sets (i.e. n=2,3,4), the use of smaller sizes (n=0,1,2 and n=1,2,3) provides results that are within 0.11--0.24 and 0.09-0.16 kcal/mol. To practically guide researchers in their basis set choice, an equation is introduced that ranks basis sets based on a user-defined balance between their accuracy and calculation cost. Furthermore, we explain why the aug-pcseg-2, def2-TZVPPD and def2-TZVP basis sets are very suitable choices to balance speed and accuracy.
The need for innovation around the control functions of inverters is great. PV inverters were initially expected to be passive followers of the grid and to disconnect as soon as abnormal conditions happened. Since future power systems will be dominated by generation and storage resources interfaced through inverters these converters must move from following to forming and sustaining the grid. As “digital natives” PV inverters can also play an important role in the digitalisation of distribution networks. In this short review we identified a large potential to make the PV inverter the smart local hub in a distributed energy system. At the micro level, costs and coordination can be improved with bidirectional inverters between the AC grid and PV production, stationary storage, car chargers and DC loads. At the macro level the distributed nature of PV generation means that the same devices will support both to the local distribution network and to the global stability of the grid. Much success has been obtained in the former. The later remains a challenge, in particular in terms of scaling. Yet there is some urgency in researching and demonstrating such solutions. And while digitalisation offers promise in all control aspects it also raises significant cybersecurity concerns.
Start-ups stehen im Wettbewerb um qualifizierte Mitarbeiter in starker Konkurrenz zu etablierten Unternehmen und Konzernen. Der Bedarf an Fachkräften (etwa Software-Entwicklern) ist größer als je zuvor [1]. Wie stellen sich Start-ups als Arbeitgeber dar, um Personal für sich zu gewinnen? Dieser Frage wurde im Rahmen der Studie „Start-ups als Arbeitgeber“ nachgegangen.
Die Bilder aus dem Silicon Valley sind bekannt: Das Großraumbüro mit den Sitzecken zum Zurückziehen. Schaukeln, Kickern und Videospiele zum Relaxen in den Arbeitspausen. Überall gibt es etwas zu essen und zu trinken, und das natürlich gratis. – Diese Vorstellungen haben viele im Kopf. Finden sich diese Bilder in der Selbstdarstellung deutscher Start-ups als Arbeitgeber wieder?
Die hier vorgestellte Studie will keine allgemeingültigen Ergebnisse liefern, sondern ist explorativ angelegt und soll zur weiteren Beschäftigung mit diesem Forschungsfeld in Wissenschaft und Praxis anregen.
This work introduces a semi-Lagrangian lattice Boltzmann (SLLBM) solver for compressible flows (with or without discontinuities). It makes use of a cell-wise representation of the simulation domain and utilizes interpolation polynomials up to fourth order to conduct the streaming step. The SLLBM solver allows for an independent time step size due to the absence of a time integrator and for the use of unusual velocity sets, like a D2Q25, which is constructed by the roots of the fifth-order Hermite polynomial. The properties of the proposed model are shown in diverse example simulations of a Sod shock tube, a two-dimensional Riemann problem and a shock-vortex interaction. It is shown that the cell-based interpolation and the use of Gauss-Lobatto-Chebyshev support points allow for spatially high-order solutions and minimize the mass loss caused by the interpolation. Transformed grids in the shock-vortex interaction show the general applicability to non-uniform grids.
Pseudopotential (PP)-basierte Lattice-Boltzmann-Methoden werden zunehmend für die Simulation von Mehrphasenströmungen eingesetzt. Da sie auf einem phänomenologischen Ansatz basieren, ist ihr Einsatz mit einem hohen Modellierungsaufwand verbunden. Zudem entstehen an den Phasengrenzen sogenannte Scheingeschwindigkeiten, welche Genauigkeit und numerische Stabilität beeinträchtigen. Daher werden PP-Modelle in dieser Arbeit um drei neue Aspekte erweitert. Erstens wird gezeigt, dass bei der Modellierung unterschiedlicher Kontaktwinkel mit gängigen Methoden in Kombination mit verbesserten Kräfteschemata Scheintröpfchen entstehen. Diese werden durch einen neuartigen Ansatz eliminiert, der auf zusätzlichen Randbedingungen für alle Wechselwirkungskräfte basiert. Diese Technik verhindert nicht nur das Auftreten der Scheintröpfchen, sondern erhöht auch die Stabilität in wandgebundenen Strömungen. Zweitens wird ein neuartiges Verfahren zur Reduktion von Scheingeschwindigkeiten eingeführt. Dabei wird die Diskretisierung der Interaktionskräfte erweitert und die zusätzlichen, freien Koeffizienten in Simulationen statischer Tropfen numerisch optimiert. Die resultierende Diskretisierung wurde in Simulationen stationärer und dynamischer Testfälle validiert, wobei Scheingeschwindigkeiten deutlich reduziert werden konnten. Drittens und letztens wurden die Diffusionseigenschaften in Mehrstoffsystemen detailliert untersucht, wobei eine kritische Abhängigkeit zwischen den makroskopischen Diffusionskoeffizienten und dem Kräfteschema aufgezeigt wird. Diese Analyse bildet die Grundlage für den Vergleich und die zukünftige Entwicklung neuer Potentialfunktionen (für Mehrstoffsysteme) und reduziert den Modellierungsaufwand.