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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.
Self-aeration is traditionally explained by the water turbulent boundary layer outer edge intersection with the free surface. This paper presents a discussion on the commonly accepted hypothesis behind the computation of the critical point of self-aeration in spillway flows and a new formulation is proposed based on the existence of a developing air flow over the free surface. Upstream of the inception point of self-aeration, some surface roughening has been often reported in previous studies which consequently implies some entrapped air transport and air–water flows coupling. Such air flow is proven in this study by presenting measured air velocities and computing the air boundary layer thickness for a 1V:2H smooth chute flow. Additionally, the growth rate of free surface waves has been analysed by means of Ultrasonic Sensors measurements, obtaining also the entrapped air concentration. High-speed camera imaging has been used for qualitative study of the flow perturbations.
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.
A new formulation for the prediction of free surface dynamics related to the turbulence occurring nearby is proposed. This formulation, altogether with a breakup criterion, can be used to compute the inception of self-aeration in high velocity flows like those occurring in hydraulic structures. Assuming a simple perturbation geometry, a kinematic and a non-linear momentum-based dynamic equation are formulated and forces acting on a control volume are approximated. Limiting steepness is proposed as an adequate breakup criterion. Role of the velocity fluctuations normal to the free surface is shown to be the main turbulence quantity related to self-aeration and the role of the scales contained in the turbulence spectrum are depicted. Surface tension force is integrated accounting for large displacements by using differential geometry for the curvature estimation. Gravity and pressure effects are also contemplated in the proposed formulation. The obtained equations can be numerically integrated for each wavelength, hence resulting in different growth rates and allowing computation of the free surface roughness wavelength distribution. Application to a prototype scale spillway (at the Aviemore dam) revealed that most unstable wavelength was close to the Taylor lengthscale. Amplitude distributions have been also obtained observing different scaling for perturbations stabilized by gravity or surface tension. The proposed theoretical framework represents a new conceptualization of self-aeration which explains the characteristic rough surface at the non-aerated region as well as other previous experimental observations which remained unresolved for several decades.
Vectrino profiler spatial filtering for shear flows based on the mean velocity gradient equation
(2018)
A new methodology is proposed to spatially filter acoustic Doppler velocimetry data from a Vectrino profiler based on the differential mean velocity equation. Lower and upper bounds are formulated in terms of physically based flow constraints. Practical implementation is discussed, and its application is tested against data gathered from an open-channel flow over a stepped macroroughness surface. The method has proven to detect outliers occurring all over the distance range sampled by the Vectrino profiler and has shown to remain applicable out of the region of validity of the velocity gradient equation. Finally, a statistical analysis suggests that physically obtained bounds are asymptotically representative.
New information regarding the influence of a stepped chute on the hydraulic performance of the United States Bureau of Reclamation (Reclamation) Type III hydraulic jump stilling basin is presented for design (steady) and adverse (decreasing tailwater) conditions. Using published experimental data and computational fluid dynamics (CFD) models, this paper presents a detailed comparison between smooth-chute and stepped-chute configurations for chute slopes of 0.8H:1V and 4H:1V and Froude numbers (F) ranging from 3.1 to 9.5 for a Type III basin designed for F = 8. For both stepped and smooth chutes, the relative role of each basin element was quantified, up to the most hydraulic extreme case of jump sweep-out. It was found that, relative to a smooth chute, the turbulence generated by a stepped chute causes a higher maximum velocity decay within the stilling basin, which represents an enhancement of the Type III basin’s performance but also a change in the relative role of the basin elements. Results provide insight into the ability of the CFD models [unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations with renormalization group (RNG) k-ϵ turbulence model and volume-of-fluid (VOF) for free surface tracking] to predict the transient basin flow structure and velocity profiles. Type III basins can perform adequately with a stepped chute despite the effects steps have on the relative role of each basin element. It is concluded that the classic Type III basin design, based upon methodology by reclamation specific to smooth chutes, can be hydraulically improved for the case of stepped chutes for design and adverse flow conditions using the information presented herein.
Unsteady shallow meandering flows in rectangular reservoirs: a modal analysis of URANS modelling
(2022)
Shallow flows are common in natural and human-made environments. Even for simple rectangular shallow reservoirs, recent laboratory experiments show that the developing flow fields are particularly complex, involving large-scale turbulent structures. For specific combinations of reservoir size and hydraulic conditions, a meandering jet can be observed. While some aspects of this pseudo-2D flow pattern can be reproduced using a 2D numerical model, new 3D simulations, based on the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations, show consistent advantages as presented herein. A Proper Orthogonal Decomposition was used to characterize the four most energetic modes of the meandering jet at the free surface level, allowing comparison against experimental data and 2D (depth-averaged) numerical results. Three different isotropic eddy viscosity models (RNG k-ε, k-ε, k-ω) were tested. The 3D models accurately predicted the frequency of the modes, whereas the amplitudes of the modes and associated energy were damped for the friction-dominant cases and augmented for non-frictional ones. The performance of the three turbulence models remained essentially similar, with slightly better predictions by RNG k-ε model in the case with the highest Reynolds number. Finally, the Q-criterion was used to identify vortices and study their dynamics, assisting on the identification of the differences between: i) the three-dimensional phenomenon (here reproduced), ii) its two-dimensional footprint in the free surface (experimental observations) and iii) the depth-averaged case (represented by 2D models).
Turbulent dispersion in bounded horizontal jets : RANS capabilities and physical modeling comparison
(2016)
Robust estimators for free surface turbulence characterization: A stepped spillway application
(2020)
Robust estimators are parameters insensitive to the presence of outliers. However, they presume the shape of the variables’ probability density function. This study exemplifies the sensitivity of turbulent quantities to the use of classic and robust estimators and the presence of outliers in turbulent flow depth time series. A wide range of turbulence quantities was analysed based upon a stepped spillway case study, using flow depths sampled with Acoustic Displacement Meters as the flow variable of interest. The studied parameters include: the expected free surface level, the expected fluctuation intensity, the depth skewness, the autocorrelation timescales, the vertical velocity fluctuation intensity, the perturbations celerity and the one-dimensional free surface turbulence spectrum. Three levels of filtering were utilised prior to applying classic and robust estimators, showing that comparable robustness can be obtained either using classic estimators together with an intermediate filtering technique or using robust estimators instead, without any filtering technique.
Stored and cooled, highly-charged ions offer unprecedented capabilities for precision studies in the realm of atomic, nuclear structure and astrophysics[1]. After the successful investigation of the 96Ru(p,7)97Rh reaction cross section in 2009[2], the first measurement of the 124Xe(p,7)125Cs reaction cross section has been performed with decelerated, fully-ionized 124Xe ions in 2016 at the Experimental Storage Ring (ESR) of GSI[3]. Using a Double Sided Silicon Strip Detector, introduced directly into the ultra-high vacuum environment of a storage ring, the 125Cs proton-capture products have been successfully detected. The cross section has been measured at 5 different energies between 5.5AMeV and 8AMeV, on the high energy tail of the Gamow-window for hot, explosive scenarios such as supernovae and X-ray binaries. The elastic scattering on the H2 gas jet target is the major source of background to count the (p,7) events. Monte Carlo simulations show that an additional slit system in the ESR in combination with the energy information of the Si detector will enable background free measurements of the proton-capture products. The corresponding hardware is being prepared and will increase the sensitivity of the method tremendously.
Unsere Emotionen beeinflussen die Art und Weise, wie wir mit uns selbst und der Welt um uns herum umgehen. Sie wirken sich auf unsere geistige und körperliche Gesundheit aus. Da einige unserer Emotionen als „schlecht“ oder „negativ“ wahrgenommen werden, erlauben wir uns oft nicht, sie zu fühlen, und wir unterdrücken sie. Ziel dieses Projekts ist es, mithilfe von Fotografie und Grafik zu zeigen, wie man mit unangenehmen und so genannten „negativen“ Emotionen umgehen kann. Der Schwerpunkt liegt gleichermaßen auf dem konzeptionellen und kreativen Teil. Dabei wurden ein Modell und wechselnde Farblichter verwendet, um die emotionalen Zustände einer Person darzustellen, die diese Transformation durchläuft. Ein weiteres Ziel ist es, die Bedeutung eines bewussteren Umgangs mit unseren Emotionen zu betonen. Das Endmedium ist ein Fotobuch inkl. Piktogramme, die die fünf Stadien repräsentieren: Leiden, Bewusstsein, Konfrontation, Ausdruck und Akzeptanz. (Suffering, Awareness, Confrontation, Expression and Acceptance).
Hippocampus
(2023)
Hippocampus – Eine Publikation über das Erscheinungsbild und Verhaltensweisen von Seepferdchen, ihre Lebensräume, Bedrohungen und die Schutzmaßnahmen. Seepferdchen gehören zu den wenigen Fischarten, die allgemein bekannt sind. In den meisten Fällen werden Seepferdchen einfach als »süß« beschrieben. Doch Seepferdchen haben weit mehr zu bieten als ihr märchenhaftes Aussehen. Diese Publikation setzt sich mit kuriosen Erkenntnissen, aktuellen Forschungsergebnissen und Mythen rund um Seepferdchen auseinander und dient als Einstieg in die Thematik.
Analysis of error and time behavior of the IEEE 802.15.4 PHY-layer in an industrial environment
(2006)
Praktische Untersuchungen zum zeitlichen Übertragungs- und Bündelfehlerverhalten der IEEE 802.15.4
(2006)
Having well-defined control strategies for fuel cells, that can efficiently detect errors and take corrective action is critically important for safety in all applications, and especially so in aviation. The algorithms not only ensure operator safety by monitoring the fuel cell and connected components, but also contribute to extending the health of the fuel cell, its durability and safe operation over its lifetime. While sensors are used to provide peripheral data surrounding the fuel cell, the internal states of the fuel cell cannot be directly measured. To overcome this restriction, Kalman Filter has been implemented as an internal state observer.
Other safety conditions are evaluated using real-time data from every connected sensor and corrective actions automatically take place to ensure safety. The algorithms discussed in this paper have been validated thorough Model-in-the-Loop (MiL) tests as well as practical validation at a dedicated test bench.
Architekten und Ingenieure entwerfen häufig Gebäude, ohne zu berücksichtigen, wie die verwendeten Baumaterialien nach ihrer Nutzung zurückgeführt werden können. Daher gelangen Rohstoffe über den Lebenszyklus eines Produkts nicht hinaus oder nicht in den Produktionsprozess zurück.
»Bauwerk Stadt« ist ein digitaler Leitfaden, der durch Bewertungssysteme zur Klassifizierung von Produkten beiträgt und so den Wert sowie die potenzielle Abbauwürdigkeit des Materials ermittelt. Ebenso wird auf der Webseite ein umfassendes Bild der Thematik vermittelt: von der Planung über die Realisierung bis hin zum Rückbau. Durch dokumentarische Texte in modularen Boxen und animierte Grafiken, die selbst zur Architektur werden, werden gewissenhaft Informationen dargeboten.
Die dynamisch gestaltete Webseite soll bei der Planung zum nachhaltigen Bauen helfen und so umsetzbare Handlungsmöglichkeiten aufzeigen sowie das Recyceln unterstützen.
Remotewords makes its mark on the picturesque "Bar Verbanella”, located in Stresa near Isola Bella on Lago Maggiore. The words CUM GRANO SALIS (with a grain of salt) by Sabine Fabo, art theorist on media contexts, were applied to its roof in collaboration with the German-Italian art organization "Lo spirito del Lago".
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.
Die PIA GmbH prüft seit fast 8 Jahren die Standsicherheit von Behältern für Kleinkläranlagen. Diese bestehen in der Regel aus Kunststoff oder Beton und müssen über ihre gesamte Lebensdauer den Beanspruchungen aus Handhabung, Einbau und Betrieb standhalten. Die Standsicherheit kann nach EN 12566 wahlweise durch einen rechnerischen Nachweis oder durch einen praktischen Nachweis wie die Bruchlastprüfung oder die Prüfung in der Grube erfolgen.
In Folge der Globalisierung und der Zuwanderung von verschiedensten ethnischen Gruppen und deren Kulturen entstehen in Deutschland immer mehr sogenannte Transkulturen. Um diesen mehr Aufmerksamkeit zu schenken und zur Verständigung verschiedenster Gruppen beizutragen, wurde das Konzept dieser Bachelorarbeit: „BRIDGE: Ein Magazin über Transkulturen in Deutschland" entwickelt, welches sich mit den Schnittstellen der Deutschen und anderen Kulturen auseinandersetzt. Diese Transkulturen sollen jeweils repräsentativ und aufklärend dargestellt werden. Jede Ausgabe wird eine dieser Transkulturen porträtieren und zeigen, wie diese in Deutschland besteht. Für die erste Ausgabe, welche im Rahmen der Bachelorarbeit ausgearbeitet wurde, fiel die Entscheidung auf die Deutsch-Habesha-Kultur, die eine Völkergruppe aus Äthiopien und Eritrea darstellt.
Emotionen durchlebt jeder Mensch. Von unserer Geburt bis zu unserem Tod.
Der Psychologe Paul Eckman hat sechs grundlegende Emotionen
identifiziert. Glück, Traurigkeit, Ekel, Angst, Überraschung und Wut.
Emotionen können in positive und negative, aber auch in die weniger
beachtete neutrale Emotion unterteilt werden. Emotionen werden ständig
und wechselnd erlebt und sind deshalb vorstellbar als "Spektrum" oder
als "Unendlichkeitschleife". Wie Menschen Emotionen erfahren, ist
unterschiedlich. Sie sind abstrakt.
Das Fotobuch "In Between" will das Emotionsspektrum und das Abstrakte
mithilfe einer Kurzgeschichte sichtbar machen. Das Editorial und die
fotografische Gestaltung greifen das Konzept der endlosen Schleife
unserer Gefühlswelt auf und machen sie erlebbar.
The RoboCup Logistics League (RCLL) is a robotics competition in a production logistics scenario in the context of a Smart Factory. In the competition, a team of three robots needs to assemble products to fulfill various orders that are requested online during the game. This year, the Carologistics team was able to win the competition with a new approach to multi-agent coordination as well as significant changes to the robot’s perception unit and a pragmatic network setup using the cellular network instead of WiFi. In this paper, we describe the major components of our approach with a focus on the changes compared to the last physical competition in 2019.
Mass transfer correlation for evaporation–condensation thermal process in the range of 70 °C–95 °C
(2013)
Geld-zurück-Garantien erlangen in der Unternehmenspraxis eine immer größere Bedeutung, vor allem weil sie als probates Mittel zur Signalisierung hochwertiger Qualität angesehen werden – eine Annahme, die bislang wissenschaftlich ungeprüft geblieben ist. Vor diesem Hintergrund wird im vorliegenden Beitrag eine umfassende empirische Untersuchung der kaufverhaltensrelevanten Wirkungen dieses Marketinginstrumentes vorgenommen. Die Ergebnisse verdeutlichen zum einen, dass eine Geld-zurück-Garantie nur unter bestimmten Bedingungen als Qualitätssignal wirkt. Dies hängt neben der Art des Produktes (Erfahrungs- vs. Suchgut) insbesondere von der Ausprägung des für die Qualitätsbeurteilung besonders diagnostischen Merkmals Marke sowie von der Produktkenntnis der Konsumenten ab. Zum anderen zeigt sich aber auch, dass eine Geld-zurück-Garantie affektive Konsumentenreaktionen auslöst, die die Kaufabsicht von Konsumenten zusätzlich erhöhen können. Zusammenfassend stellen wir fest, dass eine Geld-zurück-Garantie – entgegen bisheriger Erwartungen aus der Praxis – nicht zwingend ein Qualitätsindikator ist, stattdessen entfaltet sie aber bisher unbeachtete affektive Wirkungen, die insbesondere auf ihre absichernde Funktion von etwaigen Fehlentscheidungen beim Kauf zurückzuführen sind.