@incollection{Kleefeld2020, author = {Kleefeld, Andreas}, title = {Numerical calculation of interior transmission eigenvalues with mixed boundary conditions}, series = {Computational and Analytic Methods in Science and Engineering}, booktitle = {Computational and Analytic Methods in Science and Engineering}, editor = {Constanda, Christian}, publisher = {Birkh{\"a}user}, address = {Cham}, isbn = {978-3-030-48185-8 (Hardcover)}, doi = {10.1007/978-3-030-48186-5_9}, pages = {173 -- 195}, year = {2020}, abstract = {Interior transmission eigenvalue problems for the Helmholtz equation play an important role in inverse wave scattering. Some distribution properties of those eigenvalues in the complex plane are reviewed. Further, a new scattering model for the interior transmission eigenvalue problem with mixed boundary conditions is described and an efficient algorithm for computing the interior transmission eigenvalues is proposed. Finally, extensive numerical results for a variety of two-dimensional scatterers are presented to show the validity of the proposed scheme.}, language = {en} } @article{QuittmannMeskemperAlbrachtetal.2020, author = {Quittmann, Oliver J. and Meskemper, Joshua and Albracht, Kirsten and Abel, Thomas and Foitschik, Tina and Str{\"u}der, Heiko K.}, title = {Normalising surface EMG of ten upper-extremity muscles in handcycling: Manual resistance vs. sport-specific MVICs}, series = {Journal of Electromyography and Kinesiology}, volume = {51}, journal = {Journal of Electromyography and Kinesiology}, number = {Article 102402}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, issn = {1050-6411}, doi = {10.1016/j.jelekin.2020.102402}, year = {2020}, abstract = {Muscular activity in terms of surface electromyography (sEMG) is usually normalised to maximal voluntary isometric contractions (MVICs). This study aims to compare two different MVIC-modes in handcycling and examine the effect of moving average window-size. Twelve able-bodied male competitive triathletes performed ten MVICs against manual resistance and four sport-specific trials against fixed cranks. sEMG of ten muscles [M. trapezius (TD); M. pectoralis major (PM); M. deltoideus, Pars clavicularis (DA); M. deltoideus, Pars spinalis (DP); M. biceps brachii (BB); M. triceps brachii (TB); forearm flexors (FC); forearm extensors (EC); M. latissimus dorsi (LD) and M. rectus abdominis (RA)] was recorded and filtered using moving average window-sizes of 150, 200, 250 and 300 ms. Sport-specific MVICs were higher compared to manual resistance for TB, DA, DP and LD, whereas FC, TD, BB and RA demonstrated lower values. PM and EC demonstrated no significant difference between MVIC-modes. Moving average window-size had no effect on MVIC outcomes. MVIC-mode should be taken into account when normalised sEMG data are illustrated in handcycling. Sport-specific MVICs seem to be suitable for some muscles (TB, DA, DP and LD), but should be augmented by MVICs against manual/mechanical resistance for FC, TD, BB and RA.}, language = {en} } @incollection{AbeleKleefeld2020, author = {Abele, Daniel and Kleefeld, Andreas}, title = {New Numerical Results for the Optimization of Neumann Eigenvalues}, series = {Computational and Analytic Methods in Science and Engineering}, booktitle = {Computational and Analytic Methods in Science and Engineering}, editor = {Constanda, Christian}, publisher = {Birkh{\"a}user}, address = {Cham}, isbn = {978-3-030-48185-8 (Print)}, doi = {10.1007/978-3-030-48186-5_1}, pages = {1 -- 20}, year = {2020}, abstract = {We present new numerical results for shape optimization problems of interior Neumann eigenvalues. This field is not well understood from a theoretical standpoint. The existence of shape maximizers is not proven beyond the first two eigenvalues, so we study the problem numerically. We describe a method to compute the eigenvalues for a given shape that combines the boundary element method with an algorithm for nonlinear eigenvalues. As numerical optimization requires many such evaluations, we put a focus on the efficiency of the method and the implemented routine. The method is well suited for parallelization. Using the resulting fast routines and a specialized parametrization of the shapes, we found improved maxima for several eigenvalues.}, language = {en} } @article{GerhardsSanderZivkovicetal.2020, author = {Gerhards, Michael and Sander, Volker and Zivkovic, Miroslav and Belloum, Adam and Bubak, Marian}, title = {New approach to allocation planning of many-task workflows on clouds}, series = {Concurrency and Computation: Practice and Experience}, volume = {32}, journal = {Concurrency and Computation: Practice and Experience}, number = {2 Article e5404}, publisher = {Wiley}, address = {Chichester}, issn = {1532-0634}, doi = {10.1002/cpe.5404}, pages = {1 -- 16}, year = {2020}, abstract = {Experience has shown that a priori created static resource allocation plans are vulnerable to runtime deviations and hence often become uneconomic or highly exceed a predefined soft deadline. The assumption of constant task execution times during allocation planning is even more unlikely in a cloud environment where virtualized resources vary in performance. Revising the initially created resource allocation plan at runtime allows the scheduler to react on deviations between planning and execution. Such an adaptive rescheduling of a many-task application workflow is only feasible, when the planning time can be handled efficiently at runtime. In this paper, we present the static low-complexity resource allocation planning algorithm (LCP) applicable to efficiently schedule many-task scientific application workflows on cloud resources of different capabilities. The benefits of the presented algorithm are benchmarked against alternative approaches. The benchmark results show that LCP is not only able to compete against higher complexity algorithms in terms of planned costs and planned makespan but also outperforms them significantly by magnitudes of 2 to 160 in terms of required planning time. Hence, LCP is superior in terms of practical usability where low planning time is essential such as in our targeted online rescheduling scenario.}, language = {en} } @inproceedings{OetringerDuemmlerGoettsche2020, author = {Oetringer, Kerstin and D{\"u}mmler, Andreas and G{\"o}ttsche, Joachim}, title = {Neues Modell zur 1D-Simulation der indirekten Verdunstungsk{\"u}hlung}, series = {DKV-Tagung 2020, AA II.1}, booktitle = {DKV-Tagung 2020, AA II.1}, pages = {250 -- 262}, year = {2020}, abstract = {Im Projekt Coolplan- AIR geht es um die Fortentwicklung und Feld- Validierung eines Berechnungs- und Auslegungstools zur energieeffizienten K{\"u}hlung von Geb{\"a}uden mit luftgest{\"u}tzten Systemen. Neben dem Aufbau und der Weiterentwicklung von Simulationsmodellen erfolgen Vermessungen der Gesamtsysteme anhand von Praxisanlagen im Feld. Eine der betrachteten Anlagen arbeitet mit indirekter Verdunstung. Diese Ver{\"o}ffentlichung zeigt den Entwicklungsprozess und den Aufbau des Simulationsmodells zur Verdunstungsk{\"u}hlung in der Simulationsumgebung Matlab- Simulink mit der CARNOT- Toolbox. Das besondere Augenmerk liegt dabei auf dem physikalischen Modell des W{\"a}rme{\"u}bertragers, in dem die Verdunstung implementiert ist. Dem neuen Modellansatz liegt die Annahme einer aus der Enthalpie- Betrachtung hergeleiteten effektiven W{\"a}rmekapazit{\"a}t zugrunde. Des Weiteren wird der Befeuchtungsgrad als konstant angesehen und eine standardisierte Zunahme der W{\"a}rme{\"u}bertragung des feuchten gegen{\"u}ber dem trockenen W{\"a}rme{\"u}bertrager angenommen. Die Validierung des Modells erfolgte anhand von Literaturdaten. F{\"u}r den trockenen W{\"a}rmetauscher ist der maximale absolute Fehler der berechneten Austrittstemperatur (Zuluft) kleiner als ±0.1 K und f{\"u}r den nassen W{\"a}rmetauscher (K{\"u}hlfall) unter der Annahme eines konstanten Verdunstungsgrades kleiner als ±0.4 K.}, language = {de} } @article{WilbringEnningPfaffetal.2020, author = {Wilbring, Daniela and Enning, Manfred and Pfaff, Raphael and Schmidt, Bernd}, title = {Neue Perspektiven f{\"u}r die Bahn in der Produktions- und Distributionslogistik durch Prozessautomation}, series = {ETR - Eisenbahntechnische Rundschau}, volume = {69}, journal = {ETR - Eisenbahntechnische Rundschau}, number = {3}, publisher = {DVV Mediagroup}, address = {Hamburg}, issn = {0013-2845}, pages = {15 -- 19}, year = {2020}, language = {de} } @phdthesis{Achtsnicht2020, author = {Achtsnicht, Stefan}, title = {Multiplex-Magnetdetektion von superparamagnetischen Beads zur Identifizierung von Trinkwasserkontaminationen}, doi = {10.18154/RWTH-2020-12052}, pages = {144 Seiten}, year = {2020}, abstract = {Die qualitative und quantitative Detektion von Zielsubstanzen innerhalb einer w{\"a}ssrigen Probe ist f{\"u}r viele Fragestellungen von Interesse, etwa bei der Detektion von Kontaminationen in Trinkwasser in Krisensituationen. Hierbei ist es nicht nur wichtig, dass Pathogene m{\"o}glichst sensitiv detektiert werden k{\"o}nnen, sondern auch, dass die Analyse schnell erfolgt, um Betroffenen im Katastrophenfall z{\"u}gig sicheres Trinkwasser zu Verf{\"u}gung stellen zu k{\"o}nnen. Da bei einem solchen Szenario nicht von einer in der N{\"a}he befindlichen funktionierenden Laborinfrastruktur ausgegangen werden kann, ist es wichtig, dass die Messung direkt vor Ort erfolgen kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob eine derartige Schnellanalytik mithilfe von superparamagnetischen Beads (MBs) und der magnetischen Frequenzmischtechnik m{\"o}glich ist. Dabei werden die MBs mit Hilfe von prim{\"a}ren Antik{\"o}rpern an die Zielsubstanz gebunden und mit sekund{\"a}ren Antik{\"o}rpern an die Poren-Oberfl{\"a}che eines Polyethylen-Filters fixiert (Sandwich-Immunoassay). So kann die Quantifizierung der Zielsubstanz auf eine magnetische Messung der immobilisierten MB-Marker zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Die magnetische Frequenzmischtechnik basiert auf der Anregung der Probe mit Magnetfeldern zweier verschiedener Frequenzen. Die durch die nichtlineare Magnetisierungsform der superparamagnetischen MBs entstehenden Mischfrequenzen werden typischerweise mithilfe einer zweistufigen Lock-in-Detektion analysiert (analoge Demodulation), die in einem Magnetreader als Handheldger{\"a}t realisiert wurde. Zus{\"a}tzlich zu dieser Technik wurde das Prinzip der direkten Digitalisierung des gesamten Antwortsignals mit anschließender Fourier-Analyse der erzeugten Mischfrequenzen experimentell umgesetzt, um die Amplituden und Phasen mehrerer Mischfrequenzen simultan zu erfassen. Eine M{\"o}glichkeit zur Sensitivit{\"a}tssteigerung ist die magnetische Aufkonzentration, indem vor der magnetischen Analyse eine Separation der MBs aus einem gr{\"o}ßeren Probenvolumen mittels magnetischem Feldgradienten durchgef{\"u}hrt wird. Zur Charakterisierung verschiedener kommerzieller MBs hinsichtlich ihrer magnetischen Separierbarkeit wurde ein Aufbau zur Messung ihrer magnetophoretischen Beweglichkeiten realisiert und ihre Geschwindigkeiten im Gradientenfeld mikroskopisch gemessen.Da eine Probe oftmals nicht nur auf eine einzige Zielsubstanz, sondern simultan auf mehrere verschiedene Pathogene hin untersucht werden soll, wurden verschiedene Ans{\"a}tze entwickelt und getestet, die einen solchen multiparametrischen magnetischen Immunoassay erm{\"o}glichen. Einerseits wurde eine r{\"a}umliche Separation der Bindungsbereiche f{\"u}r verschiedene Zielsubstanzen realisiert, die sequentiell ausgewertet werden k{\"o}nnen. Andererseits wurde die Unterscheidung von verschiedenen Zielsubstanzen anhand der Charakteristika der an sie gebundenen, verschieden funktionalisierten MB-Typen untersucht. F{\"u}r eine solche Unterscheidung wurde zum einen die Anregefrequenz der magnetischen Frequenzmischtechnik w{\"a}hrend einer Messung variiert. Damit konnte gezeigt werden, dass sich verschiedene MB-Sorten anhand der Phase ihrer Frequenzmischsignale voneinander unterscheiden lassen. Weiterhin wurde gezeigt, dass sich der Signalverlauf einer bin{\"a}ren Mischung zweier verschiedener MB-Typen als gradueller {\"U}bergang der Verl{\"a}ufe der beiden reinen MB-L{\"o}sungen ergibt. Eine weitere Analysemethode f{\"u}r einen multiparametrischen Immunoassay besteht darin, ein zus{\"a}tzliches einstellbares statisches magnetisches Offsetfeld zu verwenden. Hierf{\"u}r wurden mehrere Aufbauten auf Basis von Permanent- und Elektromagneten simuliert, konstruiert und charakterisiert. Mithilfe von Simulationen konnte gezeigt werden, dass eine auf diesem Verfahren beruhende Unterscheidung f{\"u}r MBs mit unterschiedlichen magnetischen Partikelmomenten m{\"o}glich ist. Als direkte Anwendung des hier entwickelten Magnetreaders in Zusammenspiel mit der digitalen Demodulation wurde ein magnetischer Assay gegen die B-Untereinheit des Choleratoxins in Trinkwasser mit einem niedrigen Detektionslimit von 0,2 ng/ml demonstriert.}, language = {de} } @article{MeyerHaenelBeehetal.2020, author = {Meyer, S. and H{\"a}nel, Matthias and Beeh, B. and Dittmann-Gabriel, S{\"o}ren and Dluhosch, R. and May, Martin and Herrmann, Ulf}, title = {Multifunktionaler thermischer Stromspeicher f{\"u}r die Strom- und W{\"a}rmeversorgung der Industrie von morgen}, series = {ETG Journal / Energietechnische Gesellschaft im VDE (ETG)}, volume = {2020}, journal = {ETG Journal / Energietechnische Gesellschaft im VDE (ETG)}, number = {1}, issn = {2625-9907}, pages = {6 -- 9}, year = {2020}, language = {de} } @incollection{Stapenhorst2020, author = {Stapenhorst, Carolin}, title = {Multidimensionale Arbeitsbl{\"a}tter}, series = {Artefakte des Entwerfens}, booktitle = {Artefakte des Entwerfens}, editor = {Lyngs{\o} Christensen, Rikke and Drach, Ekkerhard and Gasperoni, Lidia and Hallama, Doris and Hougaard, Anna Katrine and Liptau, Ralf}, publisher = {Universit{\"a}tsverlag der TU Berlin}, address = {Berlin}, isbn = {978-3-7983-3256-0}, issn = {2566-9656}, doi = {10.14279/depositonce-8508.2}, pages = {202 -- 224}, year = {2020}, abstract = {K{\"o}nnen wir Skizzenbl{\"a}tter, die gemischte Systeme von Text und Bildanteilen zeigen, als r{\"a}umliche und zeitliche Verdichtung von Reflexionsmilieus verstehen? Wie wirkt sich die durch die r{\"a}umliche Begrenzung des Blatts bedingte gleichzeitige Anwesenheit von Text und Bild aus, welche Wechselwirkungen entfalten sich? Diese Fragenstellungen f{\"u}hren zur Definition der ‚Multidimensionalen Arbeitsbl{\"a}tter', die als geeignetes Medium der Analyse von entwerferischen Denkprozessen verstanden werden. Anhand von f{\"u}nf Beispielen wird beschrieben, wie durch dekompositorische Prozeduren Zeichnungsgenealogien sichtbar gemacht werden k{\"o}nnen, die intensive Auskunft {\"u}ber Entwurfshandlungen geben.}, language = {de} } @inproceedings{RendonSchwagerGhiasietal.2020, author = {Rendon, Carlos and Schwager, Christian and Ghiasi, Mona and Schmitz, Pascal and Bohang, Fakhri and Chico Caminos, Ricardo Alexander and Teixeira Boura, Cristiano Jos{\´e} and Herrmann, Ulf}, title = {Modeling and upscaling of a pilot bayonettube reactor for indirect solar mixed methane reforming}, series = {AIP Conference Proceedings}, booktitle = {AIP Conference Proceedings}, number = {2303}, doi = {10.1063/5.0029974}, pages = {170012-1 -- 170012-9}, year = {2020}, abstract = {A 16.77 kW thermal power bayonet-tube reactor for the mixed reforming of methane using solar energy has been designed and modeled. A test bench for the experimental tests has been installed at the Synlight facility in Juelich, Germany and has just been commissioned. This paper presents the solar-heated reactor design for a combined steam and dry reforming as well as a scaled-up process simulation of a solar reforming plant for methanol production. Solar power towers are capable of providing large amounts of heat to drive high-endothermic reactions, and their integration with thermochemical processes shows a promising future. In the designed bayonet-tube reactor, the conventional burner arrangement for the combustion of natural gas has been substituted by a continuous 930 °C hot air stream, provided by means of a solar heated air receiver, a ceramic thermal storage and an auxiliary firing system. Inside the solar-heated reactor, the heat is transferred by means of convective mechanism mainly; instead of radiation mechanism as typically prevailing in fossil-based industrial reforming processes. A scaled-up solar reforming plant of 50.5 MWth was designed and simulated in Dymola® and AspenPlus®. In comparison to a fossil-based industrial reforming process of the same thermal capacity, a solar reforming plant with thermal storage promises a reduction up to 57 \% of annual natural gas consumption in regions with annual DNI-value of 2349 kWh/m2. The benchmark solar reforming plant contributes to a CO2 avoidance of approx. 79 kilotons per year. This facility can produce a nominal output of 734.4 t of synthesis gas and out of this 530 t of methanol a day.}, language = {en} }