Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation
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Error analysis in a high accuracy sampled-data velocity stabilising system using Volterra series
(2015)
Microwave Kinetic Inductance Detectors have great potential for large very sensitive detector arrays for use in, for example, ground and spaced based sub?mm imaging. Being intrinsically readout in the frequency domain, they are particularly suited for frequency domain multiplexing allowing 1000s of devices to be readout with one pair of coaxial cables. However, this moves the complexity of the detector from the cryogenics to the warm electronics. We present the use of a readout based on a Fast Fourier transform Spectrometer, showing no deterioration of the noise performance compared to low noise analog mixing while allowing high multiplexing ratios (>100). We present use of this technique to multiplex 44 MKIDs, while this and similar setups are regularly now being used in our array development. This development will help the realization of large cameras, particularly in the short term for ground based astronomy.
The Project SupraMetall: Towards Commercial Fabrication of High-Temperature Superconducting Tapes
(2014)
Ausgangspunkt der im Folgenden vorgestellten Semesterstruktur war die Umstellung der vorhandenen Diplomstudiengänge auf den Bachelor-Abschluss. Am Fachbereich werden drei grundständige Studiengänge angeboten; die technischen Studiengänge Elektrotechnik und Maschinenbau sowie der interdisziplinäre Studiengang Technikjournalismus, der den Geistes- und Sozialwissenschaften zuzurechnen ist. Ebenfalls sind duale Studiengänge vorhanden, die an grundständige Studiengänge angelehnt sind.
An electronic display often has to present information from several sources. This contribution reports about an approach, in which programmable logic (FPGA) synchronises and combines several graphics inputs. The application area is computer graphics, especially rendering of large 3D models, which is a computing intensive task. Therefore, complex scenes are generated on parallel systems and merged to give the requested output image. So far, the transportation of intermediate results is often done by a local area network. However, as this can be a limiting factor, the new approach removes this bottleneck and combines the graphic signals with an FPGA.
Elektronik für Entscheider
(2023)
Dieses Buch gibt Nichtingenieuren, die sich beruflich mit Elektronik beschäftigen, die Möglichkeit, sich ein Stück auf dieses Fachgebiet zu begeben, um Aufgaben, Sprache und Vorgehensweise von Ingenieuren zu verstehen. Ziel ist es dabei nicht, nach dem Lesen dieses Buches eine elektronische Schaltung entwickeln zu können. Im Vordergrund steht vielmehr ein generelles Verständnis für die Zusammenhänge und Grundbegriffe der Elektronik. (Verlagsangaben)
Elektronik für Entscheider
(2008)
Die Entwicklung, Produktion und Vermarktung elektronischer Güter ist ein bedeutender Wirtschaftsfaktor, an dem Menschen mit verschiedenen Ausbildungen beteiligt sind. Um Produkte zum richtigen Preis, mit den richtigen Eigenschaften und zum richtigen Zeitpunkt anbieten zu können, müssen die Verantwortlichen eines Projektes miteinander über Projektziele kommunizieren können.
Dieses Buch ist für Manager, Betriebswirte, Juristen, PR-Fachleute und Journalisten geschrieben, aber auch für Informatiker und Ingenieure aus allen Fachgebieten, die sich beruflich mit Produkten der Elektronik beschäftigen. Ihnen wird die Möglichkeit gegeben, sich ein Stück auf das Gebiet der Elektronik zu begeben, um sowohl Aufgaben als auch Sprache und Vorgehensweise von Elektroingenieuren zu verstehen. Ziel ist es dabei nicht, nach dem Lesen dieses Buches eine elektronische Schaltung entwickeln zu können. Im Vordergrund steht vielmehr ein generelles Verständnis für die Zusammenhänge und Grundbegriffe der Elektronik.
Technik ist heutzutage allgegenwärtig und beeinflusst Wirtschaft und Gesellschaft. Die Bundesrepublik Deutschland erwirtschaftet als Industriestaat ihr Bruttosozialprodukt zu einem bedeutenden Anteil aus der Entwicklung und Produktion von technischen Gütern. Hieran sind Personen mit unterschiedlicher Ausbildung in verschiedenen Tätigkeiten beteiligt. Ingenieure kümmern sich um die Technik, Betriebswirte um die Finanzen, Juristen um rechtliche Fragen. So zumindest die Theorie.
Qualifikation für gute Lehre
(2010)
Eine von insgesamt sechs Arbeitsgruppen der Jahrestagung des HRK Bologna-Zentrums 2009 beschäftigte sich mit dem Themenbereich "Qualifikation für gute Lehre". Nach zwei Impulsvorträgen diskutierten die Teilnehmer, wie Hochschulangehörige noch stärker als bisher für die Lehre
qualifiziert werden können.
Elektronik für Entscheider
(2017)
Dieses Buch gibt Nichtingenieuren, die sich beruflich mit Elektronik beschäftigen, die Möglichkeit, sich ein Stück auf dieses Fachgebiet zu begeben, um Aufgaben, Sprache und Vorgehensweise von Ingenieuren zu verstehen. Ziel ist es dabei nicht, nach dem Lesen dieses Buches eine elektronische Schaltung entwickeln zu können. Im Vordergrund steht vielmehr ein generelles Verständnis für die Zusammenhänge und Grundbegriffe der Elektronik.
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.
Off-lattice Boltzmann methods increase the flexibility and applicability of lattice Boltzmann methods by decoupling the discretizations of time, space, and particle velocities. However, the velocity sets that are mostly used in off-lattice Boltzmann simulations were originally tailored to on-lattice Boltzmann methods. In this contribution, we show how the accuracy and efficiency of weakly and fully compressible semi-Lagrangian off-lattice Boltzmann simulations is increased by velocity sets derived from cubature rules, i.e. multivariate quadratures, which have not been produced by the Gauss-product rule. In particular, simulations of 2D shock-vortex interactions indicate that the cubature-derived degree-nine D2Q19 velocity set is capable to replace the Gauss-product rule-derived D2Q25. Likewise, the degree-five velocity sets D3Q13 and D3Q21, as well as a degree-seven D3V27 velocity set were successfully tested for 3D Taylor-Green vortex flows to challenge and surpass the quality of the customary D3Q27 velocity set. In compressible 3D Taylor-Green vortex flows with Mach numbers Ma={0.5;1.0;1.5;2.0} on-lattice simulations with velocity sets D3Q103 and D3V107 showed only limited stability, while the off-lattice degree-nine D3Q45 velocity set accurately reproduced the kinetic energy provided by literature.
In dieser Arbeit wird eine kompressible Semi-Lagrangesche Lattice-Boltzmann-Methode neu entwickelt und erprobt. Die Lattice-Boltzmann-Methode ist ein Verfahren zur numerischen Strömungssimulation, das auf einer Modellierung von Partikeldichten und deren Interaktion untereinander basiert. In ihrer Ursprungsform ist die Methode jedoch auf schwach kompressible Strömungen mit niedriger Machzahl beschränkt. Wesentliche Nachteile der bisherigen Versuche zur Erweiterung auf supersonische Strömungen sind entweder mangelhafte Stabilität der Verfahren, unpraktikabel große Geschwindigkeitssätze oder die Beschränktheit auf kleine Zeitschrittweiten. Als Alternative zu bisherigen Ansätzen wird in dieser Arbeit ein Semi-Lagrangescher Strömungsschritt eingesetzt. Semi-Lagrangesche Verfahren entkoppeln mittels Interpolation die Orts-, Zeit- und Geschwindigkeitsdiskretisierung der ursprünglichen Lattice-Boltzmann-Methode. Nach der Einleitung wird im zweiten und dritten Kapitel dieser Arbeit zunächst auf die Grundlagen und Prinzipien der Lattice-Boltzmann-Methode eingegangen sowie bisherige Ansätze zur Simulation kompressibler Strömungen aufgeführt. Im Anschluss wird die kompressible Semi-Lagrangesche Lattice-Boltzmann-Methode entwickelt und beschrieben. Die Erweiterung erfolgt im Wesentlichen durch die Verknüpfung der Methode mit geeigneten Gleichgewichtsfunktionen und Geschwindigkeitssätzen. Im vierten Kapitel der Arbeit werden neue Kubatur-basierte Geschwindigkeitssätze entwickelt und getestet, darunter ein D3Q45-Geschwindigkeitssatz zur Berechnung kompressibler Strömungen, der den Rechenaufwand gegenüber konventionellen Geschwindigkeitsdiskretisierungen erheblich verringert. Im fünften Kapitel der Arbeit werden zur Validierung Simulationen von eindimensionalen Stoßrohren, zweidimensionalen Riemann-Problemen und Stoß-Wirbel-Interaktionen durchgeführt. Im Anschluss zeigen Simulationen von dreidimensionalen, kompressiblen Taylor-Green-Wirbeln sowie von wandgebundenen Testfällen die Vorteile der Methode für kompressible Strömungssimulationen. Zu diesem Zweck werden die Überschallströmung um ein zweidimensionales NACA-0012-Profil und um eine dreidimensionale Kugel sowie eine supersonische Kanalströmung untersucht. Dem Simulationsteil folgt eine umfangreiche Diskussion der Semi-Lagrangeschen Lattice-Boltzmann-Methode im Vergleich zu anderen Methoden. Die Vorteile der Methode, wie vergleichsweise große Zeitschrittweiten, körperangepasste Netze und die Stabilität der Methode, werden hier herausgearbeitet.
Before applying multigrid methods to a project, mathematicians, scientists, and engineers need to answer questions related to the quality of convergence, whether a development will pay out, whether multigrid will work for a particular application, and what the numerical properties are. Practical Fourier Analysis for Multigrid Methods uses a detailed and systematic description of local Fourier k-grid (k=1,2,3) analysis for general systems of partial differential equations to provide a framework that answers these questions.
This volume contains software that confirms written statements about convergence and efficiency of algorithms and is easily adapted to new applications. Providing theoretical background and the linkage between theory and practice, the text and software quickly combine learning by reading and learning by doing. The book enables understanding of basic principles of multigrid and local Fourier analysis, and also describes the theory important to those who need to delve deeper into the details of the subject.
Die Anforderungen an die Tragfähigkeit von Seilrollen aus Guss-Polyamiden nehmen aufgrund der Erwartungen hinsichtlich der maximal zu realisierenden Hublasten bei neueren Förder- und Hebegeräte stetig zu. Die heutige Konstruktionspraxis erlaubt für normale Betriebsbedingungen eine gesicherte Auslegung der Seilrollen. Aus jahrelanger Erfahrung sind hierfür Grenzwerte für maximal zulässigen Belastungen im Betrieb unter verschiedensten Betriebsbedingungen gewonnen worden. Jedoch ist bei steigenden Lasten, besserer Ausnutzung des Werkstoffpotenzials oder Modifikationen des Basiswerkstoffs nur noch eine eingeschränkte Bestimmung der tatsächlichen "Worst-Case"-Tragfähigkeit mit dieser Konstruktionspraxis möglich. Berechnungsmodelle einer neuen Bemessungsgrundlage basieren auf der Anwendung der Finite Elemente Methode. Die ersten Berechnungsmodelle aus der modifizierten Bemessungsgrundlage ermöglichen den Einfluss von geometrischen Änderungen der Form bzw. der Ausführung, von lokalen Materialeigenschaften und von realistischere Lastzustände auf den Deformationsund Spannungszustand einer Seilrolle theoretisch zu beschreiben. Weitere Berechnungsmodelle, die z.B. die Erwärmung der Seilrolle durch die Rollreibung zwischen Seil und Seilrolle sowie des Walkens durch die Bewegung des Seiles bei dynamischer Belastung beschreiben können, sind in der Entwicklung. Für den Konstrukteur werden zudem parametrisierte Geometrie-, Last- und FE-Modelle entwickelt, die eine schnelle und betriebssichere Dimensionierung von Seilrollen aus Guss-Polyamiden ermöglichen. Alle theoretischen Ergebnisse werden z.Z. durch umfangreiche Versuche abgesichert.
Bionik
(2020)
Wie machen die das... kann angesichts der erstaunlichen Fähigkeiten mancher Lebewesen gefragt werden. Die Bionik fragt noch weiter …und wie kann man das nachmachen? Hier liegt ein Schwerpunkt dieses Lehrbuches, das die Bionik nicht nur an zahlreichen Beispielen erklärt, sondern auch eine Vorgehensweise für die Identifizierung biologischer Lösungen und deren Übertragung auf technische Anwendungen vermittelt. Basisinformationen der Biologie und Grundlagen der Konstruktionstechnik gewährleisten einen leichten Zugang zum Stoff. Mit dem 3D-Druck als Schlüsseltechnologie und der Thematisierung der Nachhaltigkeit geht das Buch zudem auf aktuelle Entwicklungen ein. Dieser ganzheitliche Blick auf die Bionik soll den Leser zur Durchführung bionischer Projekte befähigen und motivieren. (Verlagsangaben)
Bionik
(2022)
Wie machen die das… kann angesichts der erstaunlichen Fähigkeiten mancher Lebewesen gefragt werden. Die Bionik fragt noch weiter …und wie kann man das nachmachen? Hier liegt ein Schwerpunkt dieses Lehrbuches, das die Bionik nicht nur an zahlreichen Beispielen erklärt, sondern auch eine Vorgehensweise für die Identifizierung biologischer Lösungen und deren Übertragung auf technische Anwendungen vermittelt. Basisinformationen der Biologie und Grundlagen der Konstruktionstechnik gewährleisten einen leichten Zugang zum Stoff. Mit dem 3D-Druck als Schlüsseltechnologie und der Thematisierung der Nachhaltigkeit geht das Buch zudem auf aktuelle Entwicklungen ein. Dieser ganzheitliche Blick auf die Bionik soll den Leser zur Durchführung bionischer Projekte befähigen und motivieren. Die vorliegende Auflage wurde überarbeitet und um aktuelle Forschungserkenntnisse und Entwicklungen ergänzt. (Verlagsangaben)