Leitfaden
Umfangreiche Informationen zum Thema „Abschlussarbeit“ können Sie unserem Leitfaden entnehmen. Hierin finden Sie auch Tipps zur Themenfindung.
| Thema | Ansprechperson |
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Bewertung eines neu entwickelten „Klimastein“ im Hinblick auf Eignung für Flächenentsiegelung Zur Anpassung an den Klimawandel und zum Schutz vor Starkregenüberflutungen möchte die Stadt Darmstadt neben vielen anderen Maßnahmen auch die Entsiegelung von Flächen vorantreiben. Dazu ist angedacht, Verkehrsflächen teilweise mit neunen Belägen auszustatten. Eine Möglichkeit wäre die Nutzung eines neuartigen „Klimasteins“, den eine Firma entwickelt hat und nun vertreibt. Der Stein gleicht zunächst einem konventionellen Pflasterstein und soll zur Pflasterung geeigneter Verkehrsflächen eingesetzt werden. Der Aufbau des Steines besteht aus drei Schichten: Die sog. Katalysator-Schicht bildet die Steinoberseite. Sie scheint nahezu Wasserundurchlässig zu sein und hat die Aufgabe, Wärmeeinstrahlung zu reflektieren, Lärmemissionen zu reduzieren und Luftschadstoffe zu neutralisieren. Regenwasser gelangt nach Auskunft der Firma über die Fugen in die zweite Schicht, die Speicher-Schicht genannt wird. Als Kernbereich kann diese Schicht große Mengen Feuchtigkeit aufnehmen und wieder abgeben. So erzielen Pflasterflächen laut der Firma eine ähnlich hohe Verdunstungsrate wie eine Wiese. Als unterste Schicht folgt die sog. Kapillar-Schicht. Sie ist weniger durchlässig, und hilft somit, mehr Feuchtigkeit in der Speicher-Schicht zu halten und zusätzlich auch Feuchtigkeit aus dem Erdreich aufzunehmen. Im rahmen der Master-Thesis soll mittels wasserbaulicher Versuche die Wirksamkeit des „Klimasteins“ untersucht und relativ zu zwei Referenzen (konventioneller Pflasterstein und eine konventionelle Grünfläche) bewertet werden. Dazu ist ein möglichst einfach gehaltener Versuchsaufbau zu konzipieren und umzusetzen. Die Versuche und deren Ergebnisse/Daten sind zu dokumentieren und auszuwerten. Schlussendlich soll mit Bezug zu den gewonnenen Daten und Erkenntnissen eine klare Empfehlung gegeben werden, ob der „Klimastein“ in Darmstadt zum Einsatz kommen sollte bzw. ob es präferierte Einsatzbedingungen gibt, bei denen der Stein seine Fähigkeiten besonders gut entfalten kann. |
Prof. Dr.-Ing. habil. Boris Lehmann Hannah Leonhard, M.Sc. |
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3D-HN-Modellierung der Strömung durch einen Reaktor Zur Elimination von Stickstoff aus hochbelastetem Abwasser wurde im Rahmen eines Projektes ein MABR-Reaktor sowohl im Pilot- als auch im großtechnischen Maßstab (auf der Kläranlange Köln-Rodenkirchen) entwickelt und betrieben. Der großtechnische Reaktor ist geometrisch einfach aufgebaut und besteht aus vier gleichgroßen quaderförmigen Kammern. Über einen Pumpbetrieb strömt das zu reinigende Abwasser durch angeordnete Durchlassstellen (sohlseitige Verbindungsrohre und oberseitige Überfallscharten) von Kammer zu Kammer. In jeder Kammer ist eine Membrankassetten mit Hohlfasermembranen installiert die den Raum in der Kammer fast komplett ausgefüllt; auf den Hohlfasern findet ein Aufwuchs von Bakterien in Form eines Biofilms statt, der zur Reinigung des Abwassers benötigt wird. Für die optimalen Lebensbedingungen der Bakterien und damit für einen effektiven Reaktorbetrieb sind einerseits Temperatur- und Sauerstoffverhältnisse einzuregeln. Anderseits ist eine möglichst konsistente und raumausfüllende Innenraumdurchströmung der Kammern notwendig, damit der Biofilm auf den Membranfasern ausreichend Abwasser zugeführt bekommt. Im Testbetrieb zeigte sich, dass die Durchströmungssituation nicht wie gewünscht gegeben zu sein scheint. Daher soll mit Hilfe eines HN-Modells die Durchströmung simuliert werden. |
Prof. Dr.-Ing. habil. Boris Lehmann |
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Untersuchung eines hydraulischen Widders zur Anwendung am Heber-Fischpass Der hydraulische Widder ist eine mechanisch betriebene Wasserpumpe, die ohne externe Energiequellen arbeitet. Das Anfang des 19. Jahrhunderts entwickelte System basiert auf der Nutzung der kinetischen Energie eines kontinuierlichen Wasserstroms, um über eine periodisch arbeitende Ventilmechanik Druckstöße zu erzeugen. Diese Druckstöße ermöglichen es, einen Teil des zufließenden Wassers auf ein höheres Niveau zu fördern. Aufgrund seiner einfachen Bauweise, hohen Betriebssicherheit und der energetischen Autarkie eignet sich der hydraulische Widder besonders nachhaltige Lösung für die Wasserversorgung in infrastrukturell schwach erschlossenen Regionen. Im Rahmen des Forschungsprojekts Heber-Fischpass soll der hydraulische Widder als Teil eines insgesamt energieautarken Systems kontinuierlich Wasser in ein höher gelegenes Reservoir fördern. Die zentrale Fragestellung ist dabei, wie sich der hydraulische Widder in das System des Heber-Fischpasses integrieren lässt. Im Rahmen einer Masterarbeit soll auf Grundlage von Untersuchungen am Versuchsaufbau eines hydraulischen Widders ein Konzept zur Einbindung des Widders in das System des Heber-Fischpasses erarbeitet werden. |
Timo Grafe M.Sc. |
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Hydraulische Untersuchung und Optimierung der Zu- und Aus-laufbereiche des Heber-Fischpasses Heberleitungen erfüllen in diversen Bereichen des Wasserbaus wichtige Funktionen. Neben der Nutzung in der Wasserver- und -entsorgung sowie für Be- und Entwässerungen werden hydraulische Heberleitungen beispielsweise im Hochwasserschutz eingesetzt. Ein Vorteil von Heberleitungen ist die nahezu vollständige energieautarke Förderung des Mediums des nach dem physikalischen Heberprinzip ablaufenden Prozesses. Diese Eigenschaft macht sich der sogenannte Heber-Fischpass zu Nutze, welcher im Rahmen eines Forschungsprojektes am Fachgebiet Wasserbau und Hydraulik ausentwi-ckelt und hierzu am installierten realmaßstäblichen Modell im Wasserbaulichen Forschungslabor vertieft untersucht wird. Der Heber-Fischpass soll zukünftig alternativ zu gängigen Fischaufstiegsanlagen eingesetzt werden. Eine zentrale Fragestellung betrifft die hydraulischen Bedingungen im Zu- und Aus-laufbereich der Heberleitung sowie der damit einhergehenden Auffindbarkeit für aquatische Lebewesen. Im Rahmen einer Masterarbeit sollen auf Grundlage von Untersuchungen am Prototypen des Heberfischpasses unter Berücksichtigung hydraulischer und ethohydraulischer Aspekte technische Lösungen zur Verbesserung der Zu- und Auslaufbereiche erarbeitet und ausgetestet werden. |
Timo Grafe M.Sc. |
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Experimentelle Untersuchungen an Kissenplatten-Wärmeübertragern Das geschlossene Wärmepumpen-System für Fließgewässer sieht vor, Wärmeübertrager ins Gewässer einzusetzen, um diesem Wärme zu entziehen. Die entzogene Wärme kann Gebäuden zu deren Raumbeheizung oder Warmwasserbereitung zur Verfügung gestellt werden. Kissenplatten-Wärmeübertrager (sogenannte „Pillow Plates“) sind eine vielversprechende Art des Wärmeübertragers, die durch ihre geschwungene Form für die Flusswärmeentnahme geeignet und effizient sein kann. Die genaue Konstruktion (Schweißmuster, Aufblasdicke etc.) beeinflusst die Druckverluste und den Wärmeübergang. Das Ausmaß soll im Rahmen der Abschlussarbeit anhand mehrerer Prototypen experimentelle untersucht werden. |
Jessika Gappisch M.Sc. |
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Eignung der Software „Modelica“ zum Abbilden von Anlagen zur Flusswärme-Nutzung Modelica ist eine objektorientierte Modellierungssprache für physikalische Modelle, unter anderem auch hydraulische und thermodynamische Prozesse. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit ist zu untersuchen, inwieweit sich OpenModelica zum Abbilden von Anlagen zur Flusswärme-Nutzung eignet. Es soll der Frage nachgegangen werden, inwieweit hydraulische Prozesse am Wärmeübertrager und ein System aus Wärmeübertrager, Wärmepumpe und Wärmesenke betriebstechnisch abgebildet werden können. |
Jessika Gappisch M.Sc. |
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Entwicklung eines Berechnungswerkzeugs mit Anwendungsregeln und –hinweisen zur Auslegung von Triebwasserwegesystemen von Wasserkraftanlagen Im Rahmen der Master-Arbeit sollen Planungs- und Berechnungsgrundlagen zu Auslegung und Entwurf von Triebwasserwegen von Wasserkraftanlagen zusammengestellt und beispielhaft angewendet werden. Hierbei liegt der Fokus auf der hydraulischen Dimensionierung relevanter Systemelemente des Triebwasserwegesystems. Darüber hinaus sollen ausgewählte Auslegungsberechnungen mit der DEMO-Version der Software SIMSEN verglichen werden bzw. anhand der Software gegebene Lastfallbeispiele als Überprüfung nachgerechnet werden. Die Software SIMSEN ermöglicht die Simulation der dynamischen Prozesse von Energiesystemen mit einem starken Schwerpunkt auf der Dynamik der Wasserkraft. |
Dr.-Ing. Jens-Uwe Wiesemann |
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Planung und Bau eines Anschauungsmodells eines Triebwasserwegesystem-Ausschnitts Im Rahmen der Masterarbeit sollen Versuche mit einem Modell für unterschiedliche Last- und Betriebsfälle an einem eigens dafür gebauten Triebwasserwegesystem-Ausschnitts durchgeführt werden. Der Versuchsstand soll unter Einsatz verschiedener wasserbaulicher Anlagen/Elemente eines Triebwasserwegesystems relevante stationäre und instationäre hydraulische Zustände bzw. Vorgänge veranschaulichen. Hierbei sind die messtechnisch ermittelten Kennwerte mit Berechnungen zu vergleichen und ausgewählte Prozesse am Modell „sichtbar“ zu machen. Das Modell soll als Anschauungsmodell geplant, gebaut und in Betrieb genommen werden. Hierbei soll für die Berechnungen zudem auf gängige Auslegungssoftware zurückgegriffen werden. |
Dr.-Ing. Jens-Uwe Wiesemann |
| Thema | Ansprechperson |
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Konzeptionelle Anpassung und Optimierung der Zu- und Auslauf-bereiche des Heber-Fischpasses Heberleitungen erfüllen in diversen Bereichen des Wasserbaus wichtige Funktionen. Neben der Nutzung in der Wasserver- und -entsorgung sowie für Be- und Entwässerungen werden hydraulische Heberleitungen beispielsweise im Hochwasserschutz eingesetzt. Ein Vorteil von Heberleitungen ist die nahezu vollständige energieautarke Förderung des Mediums des nach dem physikalischen Heberprinzip ablaufenden Prozesses. Diese Eigenschaft macht sich der sogenannte Heber-Fischpass zu Nutze, welcher im Rahmen eines Forschungsprojektes am Fachgebiet Wasserbau und Hydraulik ausentwickelt und hierzu am installierten realmaßstäblichen Modell im Wasserbaulichen Forschungslabor vertieft untersucht wird. Der Heber-Fischpass soll zukünftig alternativ zu gängigen Fischaufstiegsanlagen eingesetzt werden. Eine zentrale Fragestellung betrifft die hydraulischen Bedingungen im Zu- und Auslaufbereich der Heberleitung sowie der damit einhergehenden Auffindbarkeit für aquatische Lebewesen. Im Rahmen einer Bachelorarbeit sollen daher technische Lösungen zur Verbesserung der Zu- und Auslaufbereiche erarbeitet und auf den sich in Entwicklung befindlichen Prototypen des Heber-Fischpasses übertragen werden. |
Timo Grafe M.Sc. |
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Möglichkeiten das Verhalten von Fischen mittels künstlicher Intelligenz zu analysieren Die Lebensräume in Flüssen sind von einer Vielzahl an Querbauwerken, wie beispielweise Stauanlagen zur Schiffbarmachung und zur Energiegewinnung, zerschnitten. Dieser Umstand bewirkt, dass die Größe und die strukturelle Vielfalt der aquatischen Lebensräume stark begrenzt sind. Somit können beispielweise Fische die Ziele ihrer regelmäßigen Wanderungen in der Regel nicht erreichen. Mithilfe von Fischauf- und -abstiegsanlagen wird versucht, die zerschnitten Gewässerabschnitte wieder miteinander zu verbinden. Für die Wirksamkeit solcher Anlagen ist es allerdings entscheidend, dass Fische die Einstiege zu diesen Anlagen auch finden. Zu diesem Zweck werden im Rahmen des laufenden DBU-Forschungsprojektes LAuF Leitstrukturen entwickelt, die die Auffindbarkeit von Fischaufstiegsanlagen verbessern sollen. Zur erfolgreichen Projektumsetzung muss das Verhalten der Fische in unterschiedlichen Strömungssituationen möglichst genau verstanden und mit einem hydraulischen Reiz verknüpft werden. Hierfür werden Laborversuche mit lebenden Fischen durchgeführt, in denen sowohl die Bewegungen der Tiere als auch die hydraulische Situation möglichst genau aufgezeichnet werden. Die Auswertung soll anschließend unter Nutzung von Methoden der künstlichen Intelligenz erfolgen. Im Rahmen der Bachelorarbeit soll daher zunächst recherchiert werden, welche Möglichkeiten es gibt, Methoden der KI im Rahmen der Analyse einzusetzen. Im Anschluss sollen diese Ideen konkret auf das LAuF-Projekt angewendet werden, um bspw. Verhaltensmuster in Abhängigkeit hydraulischer Reize identifizieren zu können. |
Gerrit Kappes M.Sc. |
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Potenzialanalyse zur Anwendung von Leitstrukturen für Fische an der Lahn Die Lebensräume in Flüssen sind von einer Vielzahl an Querbauwerken, wie beispielweise Stauanlagen zur Schiffbarmachung und zur Energiegewinnung, zerschnitten. Dieser Umstand bewirkt, dass die Größe und die strukturelle Vielfalt der aquatischen Lebensräume stark begrenzt sind. Somit können beispielweise Fische die Ziele ihrer regelmäßigen Wanderungen in der Regel nicht erreichen. Mithilfe von Fischauf- und -abstiegsanlagen wird versucht, die zerschnitten Gewässerabschnitte wieder miteinander zu verbinden. Für die Wirksamkeit solcher Anlagen ist es allerdings entscheidend, dass Fische die Einstiege zu diesen Anlagen auch finden. Zu diesem Zweck werden im Rahmen des laufenden DBU-Forschungsprojektes LAuF Leitstrukturen entwickelt, die die Auffindbarkeit von Fischaufstiegsanlagen verbessern sollen. Um die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten solcher Leitstrukturen abschätzen zu können, soll im Rahmen einer Bachelorarbeit beispielhaft das Einsatzpotenzial für die Lahn analysiert werden. Die Analyse soll unteranderem durch die Auswertung von Luftbildern im Geoinformationssystem QGIS erfolgen. |
Gerrit Kappes M.Sc. |
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Variantenentwicklung für die Auskleidung einer Heberleitung zur Optimierung der Fischpassierbarkeit Heberleitungen erfüllen in diversen Bereichen des Wasserbaus wichtige Funktionen. Neben der Nutzung in der Wasserver- und -entsorgung sowie für Be- und Entwässerungen werden hydraulische Heberleitungen beispielsweise im Hochwasserschutz eingesetzt. Ein Vorteil von Heberleitungen ist die nahezu vollständige energieautarke Förderung des Mediums des nach dem physikalischen Heberprinzip ablaufenden Prozesses. Diese Eigenschaft macht sich der sogenannte Heber-Fischpass zu Nutze, welcher im Rahmen eines Forschungsprojektes am Fachgebiet Wasserbau und Hydraulik ausentwickelt und hierzu am installierten realmaßstäblichen Modell im Wasserbaulichen Forschungslabor vertieft untersucht wird. Der Heber-Fischpass soll zukünftig alternativ zu gängigen Fischaufstiegsanlagen eingesetzt werden. Ein zentrale Fragestellung betrifft die Auskleidung der Heberleitung zur verbesserten Durchgängigkeit von aquatischen Lebewesen. Diese soll im Rahmen einer Bachelorar-beit in Form einer Variantenstudie zu möglichen Einbauten im Zu- und Ablauf sowie innerhalb des Heber-Fischpasses bearbeitet werden. |
Timo Grafe M.Sc. |
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Eignung der Software „Modelica“ zum Abbilden von Anlagen zur Flusswärme-Nutzung Modelica ist eine objektorientierte Modellierungssprache für physikalische Modelle, unter anderem auch hydraulische und thermodynamische Prozesse. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit ist zu untersuchen, inwieweit sich OpenModelica zum Abbilden von Anlagen zur Flusswärme-Nutzung eignet. Es soll der Frage nachgegangen werden, inwieweit hydraulische Prozesse am Wärmeübertrager und ein System aus Wärmeübertrager, Wärmepumpe und Wärmesenke betriebstechnisch abgebildet werden können. |
Jessika Gappisch M.Sc. |
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Verbesserung der Durchmischung im Nachlauf eines Wärmeübertragers für die Reduzierung einer möglichen Kältefahne Das geschlossene Wärmepumpen-System für Fließgewässer sieht vor, Wärmeübertrager ins Gewässer einzusetzen, um diesem Wärme zu entziehen. Die entzogene Wärme kann Gebäuden zu deren Raumbeheizung oder Warmwasserbereitung zur Verfügung gestellt werden. Wenn viel Wärme entzogen wird, kann das abgekühlte Wasser im Gewässer als Kältefahne weitergeführt werden, was z.B. für Fische als Hindernis wahrgenommen werden kann. Im Rahmen der Abschlussarbeit soll eine Literaturrecherche zu möglichen Auswirkungen von Kältefahnen auf die Umwelt sowie Möglichkeiten zur Verbesserung der Durchmischung im Gewässer erfolgen. Darauf aufbauend sollen Vorschläge zur Umsetzung an Aquathermie-Anlagen zur schnellen Auflösung einer möglichen Kältefahne erarbeitet werden. |
Jessika Gappisch M.Sc. |
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Vergleich von Durchflussmesseinrichtungen unter Einsatz eines Ultraschalllaufzeitgerätes zum Aufschnallen Für diese Kontrollmessmethode muss ein vollgefülltes Rohrstück von außen über den vollen Umfang zugänglich ist. Das Rohr sollte aus einem harten Material (vorzugsweise Metall ohne Innenbeschichtung) bestehen. Bestandteil der Arbeit ist neben dem Vergleich ausgewählter Messeinrichtungen die Einarbeitung in das am Institut vorhandene Clamp-on-Messgerät, der zielgerichtete Einsatz und die Ausarbeitung einer Kurzanleitung. |
Dr.-Ing. Jens-Uwe Wiesemann |
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Durchführung und Auswertung von kombinierten Fließgeschwindigkeits-Wasserstandmessungen zur Kalibrierung von Messgerätesystemen Für diese experimentelle Laboruntersuchung wird ein teilgefülltes Rohrstück, welches in der 60m-langen Kipprinne des wasserbaulichen Forschungslabors installiert ist, mit unterschiedlichen hydraulischen Betriebsszenarien durchströmt und messtechnisch untersucht. Im Fall der kombinierten Fließgeschwindigkeits-Wasserstandmessung (v-h-Messung) besteht ein wesentliches Kriterium zur Angabe der Genauigkeit in der Umsetzung der gemessenen Fließgeschwindigkeit in die mittlere Fließgeschwindigkeit des durchströmten Querschnitts. Ziel ist, die durch die Messtechnik in einer Lotrechten erfassten Fließgeschwindigkeiten über die Lotrechte selbst sowie über die restlichen Querschnittsbereiche in die mittlere Fließgeschwindigkeit im gesamten durchströmten Querschnitt umzusetzen. |
Dr.-Ing. Jens-Uwe Wiesemann |
