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Air-water flows can be found in different engineering applications: from nuclear engineering to huge hydraulic structures. In this paper, a single tip fibre optical probe has been used to record high frequency (over 1 MHz) phase functions at different locations of a stepped spillway. These phase functions have been related to the interfacial velocities by means of Artificial Neural Networks (ANN) and the measurements of a classical double tip conductivity probe. Special attention has been put to the input selection and the ANN dimensions. Finally, ANN have shown to be able to link the signal rising times and plateau shapes to the air-water interfacial velocity.
Sensitivity of turbulent Schmidt number and turbulence model to simulations of jets in crossflow
(2016)
Environmental discharges have been traditionally designed by means of cost-intensive and time-consuming experimental studies. Some extensively validated models based on an integral approach have been often employed for water quality problems, as recommended by USEPA (i.e.: CORMIX). In this study, FLOW-3D is employed for a full 3D RANS modelling of two turbulent jet-to-crossflow cases, including free surface jet impingement. Results are compared to both physical modelling and CORMIX to better assess model performance. Turbulence measurements have been collected for a better understanding of turbulent diffusion's parameter sensitivity. Although both studied models are generally able to reproduce jet trajectory, jet separation downstream of the impingement has been reproduced only by RANS modelling. Additionally, concentrations are better reproduced by FLOW-3D when the proper turbulent Schmidt number is used. This study provides a recommendation on the selection of the turbulence model and the turbulent Schmidt number for future outfall structures design studies.
Turbulent dispersion in bounded horizontal jets : RANS capabilities and physical modeling comparison
(2016)
Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit sind wichtige Anforderungen bei der Planung langlebiger technischer Systeme. Meist werden bei Lebensdaueroptimierungen lediglich einzelne Komponenten vordefinierter Systeme untersucht. Ob eine optimale Lebensdauer eine gänzlich andere Systemvariante bedingt, wird nur selten hinterfragt. Technical Operations Research (TOR) erlaubt es, aus Obermengen technischer Systeme automatisiert die lebensdaueroptimale Systemstruktur auszuwählen. Der Artikel zeigt dies am Beispiel eines hydrostatischen Getriebes.
The light-addressable potentiometric sensor (LAPS) has the unique feature to address different regions of a sensor surface without the need of complex structures. Measurements at different locations on the sensor surface can be performed in a common analyte solution, which distinctly simplifies the fluidic set-up. However, the measurement in a single analyte chamber prevents the application of different drugs or different concentrations of a drug to each measurement spot at the same time as in the case of multi-reservoir-based set-ups. In this work, the authors designed a LAPS-based set-up for cell culture screening that utilises magnetic beads loaded with the endotoxin (lipopolysaccharides, LPS), to generate a spatially distributed gradient of analyte concentration. Different external magnetic fields can be adjusted to move the magnetic beads loaded with a specific drug within the measurement cell. By recording the metabolic activities of a cell layer cultured on top of the LAPS surface, this work shows the possibility to apply different concentrations of a sample along the LAPS measurement spots within a common analyte solution.
Manufacturing process simulation enables the evaluation and improvement of autoclave mold concepts early in the design phase. To achieve a high part quality at low cycle times, the thermal behavior of the autoclave mold can be investigated by means of simulations. Most challenging for such a simulation is the generation of necessary boundary conditions. Heat-up and temperature distribution in an autoclave mold are governed by flow phenomena, tooling material and shape, position within the autoclave, and the chosen autoclave cycle. This paper identifies and summarizes the most important factors influencing mold heat-up and how they can be introduced into a thermal simulation. Thermal measurements are used to quantify the impact of the various parameters. Finally, the gained knowledge is applied to develop a semi-empirical approach for boundary condition estimation that enables a simple and fast thermal simulation of the autoclave curing process with reasonably high accuracy for tooling optimization.
While plate fixation of proximal ulna fractures might lead to superior clinical results compared to tension band wiring, regular plates represent an established risk factor for wound complications. The olecranon double plates (Medartis, Basel, CH) might decrease complications related to the osteosynthesis because of their low profile and better anatomical fit. This study aimed to evaluate the biomechanical performance and clinical results of the olecranon double plates.
Vermessung
(2016)
Das IoT ist ohne eingebettete Systeme undenkbar. Erst kleine und kleinste Mikrocontroller mit intelligenten Kommunikationsschnittstellen und Anbindung ans Internet ermöglichen sinnvolles und flächendeckendes Einsammeln von Daten. Doch wie kompliziert ist der Einstieg in die Embedded-Welt? Dieser Artikel gibt Einblick, wie die »Arduino-Plattform« die Einstiegshürden für eingebettete Systeme dramatisch reduzieren kann.
Low-end-Embedded-Plattformen stellen eine hohe Anforderung an die Entscheidungsfähigkeit des Entwicklers: Zum nächstgrößeren Prozessor greifen und ein Betriebssystem benutzen oder doch besser auf das Betriebssystem verzichten? Die Frage lässt sich einfach beantworten: Einen Nanokernel verwenden und das Embedded-System mit einem minimalen Footprint realisieren. Adam Dunkels Protothreads sind eine ausgesprochen effiziente Art, Mikrocontroller gut strukturiert zu programmieren und gleichzeitig auf Overhead zu verzichten. So können auch mit kleinen 8-bit-Prozessoren anspruchsvolle Aufgaben in einem Thread-Modell bearbeitet werden. Man muss also nicht immer das Rad neu erfinden oder gleich auf Linux-basierte Systeme zurückgreifen.
IoT von der Stange
(2016)
This article discusses the contrast between the information transportation companies provide to travellers and that of their brand messaging. Companies’ brand messaging often portrays the service they provide as pleasant, stress free and perfect. Customers and users of the service, on the other hand, often describe their experience of the service as a negative one. This article suggests that the brand value would be greater if transportation companies paid more attention to the users’ experience when designing their information systems, particularly in worst case scenarios.
A multi-spot light-addressable potentiometric sensor (LAPS), which belongs to the family of semiconductor field-effect devices, was applied for label-free detection of double-stranded deoxyribonucleic acid (dsDNA) molecules by their intrinsic molecular charge. To reduce the distance between the DNA charge and sensor surface and thus, to enhance the electrostatic coupling between the dsDNA molecules and the LAPS, the negatively charged dsDNA molecules were electrostatically adsorbed onto the gate surface of the LAPS covered with a positively charged weak polyelectrolyte layer of PAH (poly(allylamine hydrochloride)). The surface potential changes in each spot of the LAPS, induced by the layer-by-layer adsorption of a PAH/dsDNA bilayer, were recorded by means of photocurrent-voltage and constant-photocurrent measurements. In addition, the surface morphology of the gate surface before and after consecutive electrostatic adsorption of PAH and dsDNA layers was studied by atomic force microscopy measurements. Moreover, fluorescence microscopy was used to verify the successful adsorption of dsDNA molecules onto the PAH-modified LAPS surface. A high sensor signal of 25 mV was registered after adsorption of 10 nM dsDNA molecules. The lower detection limit is down to 0.1 nM dsDNA. The obtained results demonstrate that the PAH-modified LAPS device provides a convenient and rapid platform for the direct label-free electrical detection of in-solution hybridized dsDNA molecules.
In diesem Beitrag geht es um die Integration von Stoffströmen einer Lignocellulose-Bioraffinerie in Verfahren zur Batterieherstellung. Pflanzliche Reststoffe aus der Biokraftstoffherstellung wie Lignin sollen zur Herstellung neuer Batteriematerialien verwendet werden. Hierbei wird das Lignin als Matrix für die vorgraphitischen C-haltigen Einlagerungsverbindungen in den Elektroden genutzt. Die Si-C-Komposite werden durch das Einbetten von Si in eine Ligninmatrix mit anschließender Carbonisierung hergestellt. Das Lignin hierfür wird durch die sequentielle hydrothermale Vorbehandlung von Buchenholz bei variablen Bedingungen gewonnen und mit Si-Nanopartikel sowie als Referenz ohne Si-Nanopartikel gefällt. Die Ergebnisse zeigen, dass die sequenzielle Vorbehandlung höhere Ausbeuten im Vergleich zum LHW- oder Organosolv-Aufschluss liefert. Um eine Anode herzustellen, wurde das resultierende Si–C-Kompositmaterial carbonisiert, auf einen Stromsammler aufgetragen und elektro-chemisch charakterisiert. Der Einfluss der Vorbehandlungsschritte auf den Herstellungsprozess und die ökonomische Bewertung des untersuchten Bioraffinerie-Prozesses wurde mithilfe eines Stoffstrommodells analysiert.
The composition of plant biomass varies depending on the feedstock and pre-treatment conditions and influences its processing in biorefineries. In order to ensure optimal process conditions, the quantitative proportion of the main polymeric components of the pre-treated biomass has to be determined. Current standard procedures for biomass compositional analysis are complex, the measurements are afflicted with errors and therefore often not comparable. Hence, new powerful analytical methods are urgently required to characterize biomass. In this contribution, Differential Scanning Calorimetry (DSC) was applied in combination with multivariate data analysis (MVA) to detect the cellulose content of the plant biomass pretreated by Liquid Hot Water (LHW) and Organosolv processes under various conditions. Unlike conventional techniques, the developed analytic method enables the accurate quantification of monosaccharide content of the plant biomass without any previous sample preparation. It is easy to handle and avoids errors in sample preparation.
NVS123 is a poorly water-soluble protease 56 inhibitor in clinical development. Data from in vitro hepatocyte studies suggested that NVS123 is mainly metabolized by CYP3A4. As a consequence of limited solubility, NVS123 therapeutic plasma exposures could not be achieved even with high doses and optimized formulations. One approach to overcome NVS123 developability issues was to increase plasma exposure by coadministrating it with an inhibitor of CYP3A4 such as ritonavir. A clinical boost effect was predicted by using physiologically based pharmacokinetic (PBPK) modeling. However, initial boost predictions lacked sufficient confidence because a key parameter, fraction of drug metabolized by CYP3A4 (ƒₘCYP3A4), could not be estimated with accuracy on account of disconnects between in vitro and in vivo preclinical data. To accurately estimate ƒₘCYP3A4 in human, an in vivo boost effect study was conducted using CYP3A4-humanized mouse model which showed a 33- to 56-fold exposure boost effect. Using a top-down approach, human ƒₘCYP3A4 for NVS123 was estimated to be very high and included in the human PBPK modeling to support subsequent clinical study design. The combined use of the in vivo boost study in CYP3A4-humanized mouse model mice along with PBPK modeling accurately predicted the clinical outcome and identified a significant NVS123 exposure boost (∼42-fold increase) with ritonavir.
Inhalt
06 Fast jeder Zweite ist betroffen | Psychosoziale Beratung hilft Studierenden
10 Hacken statt Knacken | IT-Sicherheit im Automobil: Kooperation der FH Aachen mit Interpol
13 Dritter Platz für die FH Aachen beim PR-Bild Award
14 Ich bin ein Berlinger | Tourbus Wolfgang chauffiert keine Rockstars, sondern 3D-Drucker
18 Licht aus, Spot an und ... studieren | Fachbereich Wirtschaftswissenschaften dreht Imagefilm
22 Ein Tropfen Blut genügt | FH-Absolventen forschen in Grundlagenprojekt zu mobilen Geräten, die Malaria diagnostizieren können
24 Die dritte Hand | Babor setzt "Pick-by-Vision"-Datenbrille als weltweit erstes Unternehmen ein - FH-Forscher Prof. Voß war an der Entwicklung beteiligt
30 3 Fragen an den neuen AStA-Vorsitzenden Paul Baumann
32 Maronen-Creme-Suppe
34 Schmerzfrei!? | FH-Mitarbeiter Herbert Meurers war schon tot - und kämpfte sich zurück ins Leben
40 Mit "Sally" über die Weichen | Schienenfahrzeugtechnik an der FH Aachen
44 Sicherheit, Freiheit - und Freude über die Bürokratie | Der Syrer Hasan al Jalloud studiert an der FH Aachen und blickt mit Sorge auf das Geschehen in seinem Heimatland
46 Diese Frau erfüllt keine Klischees | Ana Pérez ist die einzige Frau im Aixtreme-Racing-Team
50 Des Rätsels Lösung: das Bewahren | Gespräch mit Prof. Dr. Heinrich Hemme zum Thema Unterhaltungsmathematik
54 "Da weiß man einfach, was Sache ist" | Bauunternehmer Hubert Schlun über sein Leben, seine Werte, seine FH Aachen
58 Prof. Baumann ist neuer LRK-Vorsitzender | FH-Rektor macht sich für die Fachhochschulen in NRW stark
60 Lehrer mit einem Herz für Holz | Alexander Forbrig nimmt am BeLEK-Programm teil und verbindet sein Studium mit einer Ausbildung zum Berufsschullehrer
63 Impressum
Inhalt
06 Von Aachen nach Hollywood | Am 5. März 2016 lädt Shawn Bu den Star-Wars-Fanfilm, den er für seine Bachelorarbeit produziert hat, bei YouTube hoch. Was dann passiert, ist einfach unglaublich
16 Es geht aufwärts | FH entwickelt Kletterroboter zur Wartung und Reparatur von Windenergieanlagen
20 Auf den Millimeter genau | FH-Bauingenieure vermessen die Urftstaumauer
24 Auf legendären Rennstrecken | FH-Youngster treten in GT-Motorsportserie an
26 "Unten ist da, wo die Erde ist..." | Astronaut Dr. Thomas Reiter trägt an der FH Aachen vor
30 Von der Kita entspannt in den Hörsaal | Wie man den Spagat zwischen Kindererziehung und Studium meistert
32 "Solidarität ist keine Rosinenpickerei" | Martin Schulz und der Spiegel zu Gast an der FH Aachen
34 Ankommen | Drei Beispiele, wie Menschen an der FH Aachen und in der Region sich mit dem Thema Flucht beschäftigen
36 "Wir sind nicht die großen Retter" | Fotodokumentation von Stephan Klumpp
38 Mehr als nur ein Dach über dem Kopf | Dina Bharucha entwickelt ein ausklappbares Flüchlingshaus
40 "Es wird zu wenig über Fluchtursachen gesprochen" | Knut Paul, Pressesprecher der Bundespolizeiinspektion Aachen, über die Flüchtlingslage in der Aachener Region
42 Pinipas Abenteuer | Eine himmlische Pfannkuchensuche durch Europa
44 Warum es sich lohnt, in Nachwuchs zu investieren | Drei Beispiele aus dem FH-Stipendienprogramm
46 Rückenschmerzen ade | Das Start-up-Unternehmen physiosense entwickelt einen "intelligenten" Bürostuhl
48 Fahren und sparen | FH-Wissenschaftler Jörg Kreyer erforscht, wie der Kraftstoffverbrauch von Nutzfahrzeugen gesenkt werden kann
52 Informationsdesign für die Industrie 4.0 | "ProSense": Fachbereich Gestaltung entwickelt neues Verfahren zur visuellen Darstellung großer Datenmengen
58 Maßgeschneidert für unsere Region | Der Studiengang "Open Borders MBA" richtet sich an Führungskräfte, die grenzüberschreitend arbeiten wollen
60 Rennsport im Miniaturformat| FH unterstützt das Einhard-Gymnasium bei der Junior-Ingenieur-Akademie
61 Mathematik der Herzen
63 Impressum