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High aerodynamic efficiency requires propellers with high aspect ratios, while propeller sweep potentially reduces noise. Propeller sweep and high aspect ratios increase elasticity and coupling of structural mechanics and aerodynamics, affecting the propeller performance and noise. Therefore, this paper analyzes the influence of elasticity on forward-swept, backward-swept, and unswept propellers in hover conditions. A reduced-order blade element momentum approach is coupled with a one-dimensional Timoshenko beam theory and Farassat's formulation 1A. The results of the aeroelastic simulation are used as input for the aeroacoustic calculation. The analysis shows that elasticity influences noise radiation because thickness and loading noise respond differently to deformations. In the case of the backward-swept propeller, the location of the maximum sound pressure level shifts forward by 0.5 °, while in the case of the forward-swept propeller, it shifts backward by 0.5 °. Therefore, aeroacoustic optimization requires the consideration of propeller deformation.
Even the shortest flight through unknown, cluttered environments requires reliable local path planning algorithms to avoid unforeseen obstacles. The algorithm must evaluate alternative flight paths and identify the best path if an obstacle blocks its way. Commonly, weighted sums are used here. This work shows that weighted Chebyshev distances and factorial achievement scalarising functions are suitable alternatives to weighted sums if combined with the 3DVFH* local path planning algorithm. Both methods considerably reduce the failure probability of simulated flights in various environments. The standard 3DVFH* uses a weighted sum and has a failure probability of 50% in the test environments. A factorial achievement scalarising function, which minimises the worst combination of two out of four objective functions, reaches a failure probability of 26%; A weighted Chebyshev distance, which optimises the worst objective, has a failure probability of 30%. These results show promise for further enhancements and to support broader applicability.
Ambitious climate targets affect the competitiveness of industries in the international market. To prevent such industries from moving to other countries in the wake of increased climate protection efforts, cost adjustments may become necessary. Their design requires knowledge of country-specific production costs. Here, we present country-specific cost figures for different production routes of steel, paying particular attention to transportation costs. The data can be used in floor price models aiming to assess the competitiveness of different steel production routes in different countries (Rübbelke, 2022).
Deammonification for nitrogen removal in municipal wastewater in temperate and cold climate zones is currently limited to the side stream of municipal wastewater treatment plants (MWWTP). This study developed a conceptual model of a mainstream deammonification plant, designed for 30,000 P.E., considering possible solutions corresponding to the challenging mainstream conditions in Germany. In addition, the energy-saving potential, nitrogen elimination performance and construction-related costs of mainstream deammonification were compared to a conventional plant model, having a single-stage activated sludge process with upstream denitrification. The results revealed that an additional treatment step by combining chemical precipitation and ultra-fine screening is advantageous prior the mainstream deammonification. Hereby chemical oxygen demand (COD) can be reduced by 80% so that the COD:N ratio can be reduced from 12 to 2.5. Laboratory experiments testing mainstream conditions of temperature (8–20°C), pH (6–9) and COD:N ratio (1–6) showed an achievable volumetric nitrogen removal rate (VNRR) of at least 50 gN/(m3∙d) for various deammonifying sludges from side stream deammonification systems in the state of North Rhine-Westphalia, Germany, where m3 denotes reactor volume. Assuming a retained Norganic content of 0.0035 kgNorg./(P.E.∙d) from the daily loads of N at carbon removal stage and a VNRR of 50 gN/(m3∙d) under mainstream conditions, a resident-specific reactor volume of 0.115 m3/(P.E.) is required for mainstream deammonification. This is in the same order of magnitude as the conventional activated sludge process, i.e., 0.173 m3/(P.E.) for an MWWTP of size class of 4. The conventional plant model yielded a total specific electricity demand of 35 kWh/(P.E.∙a) for the operation of the whole MWWTP and an energy recovery potential of 15.8 kWh/(P.E.∙a) through anaerobic digestion. In contrast, the developed mainstream deammonification model plant would require only a 21.5 kWh/(P.E.∙a) energy demand and result in 24 kWh/(P.E.∙a) energy recovery potential, enabling the mainstream deammonification model plant to be self-sufficient. The retrofitting costs for the implementation of mainstream deammonification in existing conventional MWWTPs are nearly negligible as the existing units like activated sludge reactors, aerators and monitoring technology are reusable. However, the mainstream deammonification must meet the performance requirement of VNRR of about 50 gN/(m3∙d) in this case.
Jedes Jahr werden Hunderttausende Fahrradrahmen produziert. 90 % davon werden in Asien hergestellt und von dort über die ganze Welt versendet. Mehr als 80 % der Rahmen werden nach der Nutzung wieder nach Asien zurückgeschickt und landen dort auf riesigen Fahrradfriedhöfen. Das Kinderfahrradkonzept "KiBix" wirkt diesem Problem entgegen, indem es eine Alternative für das regelmäßige Kaufen von neuen Kinderfahrrädern bietet. Im Fokus stehen der Kinderfahrradrahmen und die Gabel aus Kunststoff, welche im Spritzgussverfahren produziert werden. Das City-Bike ist in ein Abo-Sharing-System mit Rädern in unterschiedlichen Größen eingebettet, welches durch eine monatliche Gebühr wie das Eigene genutzt werden kann. Der hohlgespritzte Rahmen ermöglicht die Integration kleiner Boxen im Inneren, in denen Kinder ihre persönlichen "Schätze" mitnehmen können. Somit vereint das Konzept die drei Segmente Material/Produktion, Sharing-System und die Mitnahme des "Schatzes". "KiBix" gibt Kindern in Zeiten der Digitalisierung und der globalen Erwärmung die Möglichkeit, selbstbestimmt und nachhaltig die Welt zu erkunden.
Atmen tut jeder, automatisch. Es wird nicht auf die Ausführung geachtet. Doch was, wenn nur ein wenig Feinschliff an unserer Atmung bereits Großes für unsere Gesundheit bewirkt?
Von etlichen unterschiedlichen Studien wurde bezeugt, dass Atmung und Empfinden eins sind. Das persönliche Empfinden ist unser Portal zur Außenwelt. Die Art wie wir auf äußerliche Reize reagieren, wie achtsam wir im Tun und Denken sind, spiegelt unsere Innenwelt und körperliches Wohlbefinden wieder.
FLOWCEAN QI dient dazu, Stress- und Angststörungen im Alltagsleben für Berufstätige mit hohem Stressfaktor zu reduzieren. Vor allem, um das Gesundheitssystem zu entlasten und die Psyche der Menschen gesund wieder aufzubauen. Sind Berufstätige viel gelassener, steigen auch Leistung und Produktivität. Es ist immer wichtig, die Kernursache von Problemen zu finden und zu lösen. So können auch vielerlei andere auf die Psyche zurückzuführende Probleme der Gesellschaft gelöst werden.
FLOWCEAN QI agiert durch modernste Technologie aktiv mit dem Nutzer. Die KI-Assistenz gestaltet das Lernen der Atemtechniken spaßiger, was wiederum den Lerneffekt verbessert. Der Beamer wird im Innenbereich platziert und der Tracker begleitet einen unterwegs und zeichnet die Datenanalyse auf. Für mehr Datenschutz ist das Armband ein reines offline Produkt. Förmlich sollte es dem Nutzer nah sein, naturverbunden, vertrauenswürdig und beruhigend wirken.
FLOWCEAN QI basiert gestalterisch auf eine antike japanische Philosophie namens „Kintsugi“. Nach der japanischen Philosophie Kintsugi werden zerbrochene Teegläser wiederzusammengeklebt statt weggeworfen. Die in Teile getrennten Elemente werden glatt und geschmeidig wieder zusammengefügt. Sie formen ein neues Ganzes, dass die Schönheit des Originals meist übertrifft. Die Ästhetik hinter „Kintsugi“ nennt man „Wabi-Sabi“. Es bedeutet, die Schönheit im Vergänglichen, Alten oder Fehlerhaften zu verstehen. Die Philosophie dahinter wird metaphorisch auf das Design abgebildet und auf unsere Gesundheit übertragen. Statt letztere zu ignorieren, schenken wir ihr unsere volle Aufmerksamkeit. Ziel der Produkte ist, uns stets an sie zu erinnern, sodass wir täglich an unserem Wohlbefinden arbeiten können.
Von Zeichentisch und Letraset zu inhaltsbasierter Füllung und OpenType – wie sich die Werkzeuge des Grafikdesigns entwickelt und die Gestaltungsprozesse beeinflusst haben. Die Bachelorarbeit „Toolbar: Werkzeuge des Grafikdesigns“ setzt sich mit der eigenen Disziplin, dem Grafikdesign, auseinander und geht dabei seinen Wurzeln, den Werkzeugen, nach. Im Rahmen dessen werden in Gesprächen mit verschiedenen Gestalter*innen Tools und Technologien des Grafikdesigns untersucht und verglichen – angefangen vom analogen Paste-Up bis hin zu modernen Designmethoden. Dabei wird diskutiert, wie sich die Werkzeuge im Laufe der Zeit entwickelt haben und welche Auswirkungen dies auf das Grafikdesign und die Positionierung von Designer*innen hatte. Außerdem wird die Bedeutung von Werkzeugen im kreativen Prozess und ihre Auswirkungen auf die Gestaltung hinterfragt und aufgezeigt.
Motile cilia are hair-like cell extensions that beat periodically to generate fluid flow along various epithelial tissues within the body. In dense multiciliated carpets, cilia were shown to exhibit a remarkable coordination of their beat in the form of traveling metachronal waves, a phenomenon which supposedly enhances fluid transport. Yet, how cilia coordinate their regular beat in multiciliated epithelia to move fluids remains insufficiently understood, particularly due to lack of rigorous quantification. We combine experiments, novel analysis tools, and theory to address this knowledge gap. To investigate collective dynamics of cilia, we studied zebrafish multiciliated epithelia in the nose and the brain. We focused mainly on the zebrafish nose, due to its conserved properties with other ciliated tissues and its superior accessibility for non-invasive imaging. We revealed that cilia are synchronized only locally and that the size of local synchronization domains increases with the viscosity of the surrounding medium. Even though synchronization is local only, we observed global patterns of traveling metachronal waves across the zebrafish multiciliated epithelium. Intriguingly, these global wave direction patterns are conserved across individual fish, but different for left and right noses, unveiling a chiral asymmetry of metachronal coordination. To understand the implications of synchronization for fluid pumping, we used a computational model of a regular array of cilia. We found that local metachronal synchronization prevents steric collisions, i.e., cilia colliding with each other, and improves fluid pumping in dense cilia carpets, but hardly affects the direction of fluid flow. In conclusion, we show that local synchronization together with tissue-scale cilia alignment coincide and generate metachronal wave patterns in multiciliated epithelia, which enhance their physiological function of fluid pumping.
Der heutige Alltag vieler Menschen ist durch längere Sitz-Einheiten gekennzeichnet, während die körperliche Bewegung vernachlässigt wird. Diese Entwicklung kann einen negativen Einfluss auf die Haltung von Personen und ihre Gesundheit haben. In diesem Fall ist eine korrekte Haltung nicht nur für die körperliche, sondern auch für die psychische Gesundheit von großer Relevanz. Die Bachelorarbeit „LittleHabit“ ermöglicht es, dass bei Kindern die Bewegung nach langen Sitz-Einheiten durch gezieltes Training zur Gewohnheit wird. Hierbei wird zwischen dem Zuhause- und dem Schulbereich differenziert. Zu Hause soll das Kind beim Erledigen der Hausaufgaben durch Animationen und Lichtsignale dazu motiviert werden, Bewegungspausen einzulegen. In der Schule soll dieses Vorhaben in reduzierter Form aufgegriffen und mithilfe von Licht- und Farbsignalen umgesetzt werden. Darüber hinaus fördert es die intrinsische Motivation, sodass Kinder aus eigenem Antrieb ein Interesse dafür entwickeln, sich nach langen Sitz-Einheiten zu bewegen. LittleHabit setzt einen Baustein für die Entwicklung einer gesunden Sitz-Haltung und zielt darauf ab, Haltungsschwächen zu verhindern.
Despite the challenges of pioneering molten salt towers (MST), it remains the leading technology in central receiver power plants today, thanks to cost effective storage integration and high cost reduction potential. The limited controllability in volatile solar conditions can cause significant losses, which are difficult to estimate without comprehensive modeling [1]. This paper presents a Methodology to generate predictions of the dynamic behavior of the receiver system as part of an operating assistance system (OAS). Based on this, it delivers proposals if and when to drain and refill the receiver during a cloudy period in order maximize the net yield and quantifies the amount of net electricity gained by this. After prior analysis with a detailed dynamic two-phase model of the entire receiver system, two different reduced modeling approaches where developed and implemented in the OAS. A tailored decision algorithm utilizes both models to deliver the desired predictions efficiently and with appropriate accuracy.