Leibniz University Hannover
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Urban Water in Hannover for Recreational and Climate-Resilient Use: Microbial Quality and Health Risk Assessment
No full textThe increasing frequency of extreme weather events, water scarcity, and growing urban populations have placed significant pressure on cities to adopt more sustainable and resilient water management strategies. Among these, the use of roof-harvested rainwater (RHRW) in blue-green infrastructure for ornamental and recreational purposes has emerged as a promising solution. However, the integration of such systems in urban settings introduces new and often overlooked microbial exposure pathways that can pose potential risks to public health. This dissertation explores the microbial quality of alternative urban water sources and evaluates associated health risks, with a specific focus on informal water contact in nontraditional urban water bodies. The research is grounded in three peer-reviewed case studies conducted in the city of Hannover, Germany, each addressing a different type of infrastructure: public ornamental systems, private cistern system, and a public urban pond. Across these studies, a combination of field-based monitoring, microbial analysis, and Quantitative Microbial Risk Assessment (QMRA) was applied to assess contamination levels, pathogen presence, exposure conditions, and health risks, particularly for children, who represent a highly exposed and vulnerable population in these environments. The findings consistently revealed that the use of untreated or minimally treated RHRW may exceed the acceptable microbial risk thresholds defined by international guidelines. Pathogens such as Salmonella spp., Pseudomonas aeruginosa, and Enterococci were frequently detected, with risk levels increasing significantly during warmer months and following rainfall events. The studies also underscored the limitations of relying solely on fecal indicator bacteria (FIB) for health risk assessment, as these indicators do not necessarily reflect the presence or concentration of specific pathogens. Furthermore, user behavior including type, frequency, and duration of water contact - was shown to significantly influence the final risk estimation, yet it is often underrepresented in current QMRA models. Additional factors such as system design, infrastructure maintenance, and stagnation periods were found to directly impact microbial water quality and pathogen proliferation. The absence of first-flush diverters, irregular maintenance, and limited microbial monitoring contributed to elevated contamination levels. Despite the increasing prevalence of such systems in schoolyards, parks, and courtyards, current regulatory frameworks in Germany and the EU remain insufficient to address non-potable uses of RHRW, especially in contexts where informal contact and incidental exposure occur. These gaps present regulatory blind spots in the governance of water reuse in urban settings. This dissertation highlights the urgent need for multidisciplinary approaches that integrate environmental microbiology, urban planning, public health, and behavioral science to ensure the safe and sustainable use of alternative water systems. Recommendations include the development of pathogen-specific monitoring tools, the use of sensor-based early warning systems, implementation of microbial source tracking, and the co-creation of risk communication strategies that involve local communities. By addressing these critical aspects, the research contributes to ongoing discussions around urban sustainability and public health, offering practical insights for cities working to align with Sustainable Development Goals, particularly SDG 6 (Clean Water and Sanitation) and SDG 11 (Sustainable Cities and Communities)
Biotechnologische Produktion und Scale-Up von rekombinanten Kollagen als Basismaterial für Bioprinting Anwendungen
No full textDiese Arbeit untersucht die rekombinante Herstellung eines kollagenmimetischen Strukturproteins (ColMP) basierend auf der α1-Kette des humanen Kollagens Typ I in K. phaffii für den Einsatz als Biomaterial im Tissue Engineering mit besonderem Fokus auf die Anforderungen des Bioprintings. Für diese Anwendung muss das Protein klar definiert, biokompatibel und in ausreichender Menge verfügbar sein, da typische Bioinks etwa 10 % (w/v) des strukturgebenden Proteins erfordern. Im 30 L Bioreaktor konnte ColMP produziert werden, wobei nach membranbasierter Aufreinigung eine Ausbeute von 1,1 g L⁻¹ erzielt wurde. Das Protein zeigte jedoch zytotoxische Effekte, die auf Begleitkomponenten des methanolinduzierbaren AOX1-Systems zurückzuführen waren. Zwar ermöglichte eine Metallionenaffinitätschromatografie eine selektive Aufreinigung des Zielproteins, das sich in reiner Form als vielversprechendes Biomaterial erwies, doch war dieser Schritt mit erheblichen Verlusten verbunden. Dieses verdeutlicht die Notwendigkeit einer Prozessoptimierung zur Steigerung der Ausbeute und Reduktion Methanol-assoziierter Nebenproduktbildung im Upstream, sowie der Entfernung dieser störenden Bestandteile im Downstream, um die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses zu erhöhen. Zur Bewältigung dieser Herausforderungen wurden molekularbiologische Ansätze sowie verschiedene Kultivierungs- und Methanol-Feed Strategien evaluiert. Eine Supplementation mit Prolin erhöhte den Titer um 14,3 %, während ein Methanol unabhängiger GAP-Promotor keine nachweisbare Zielproteinexpression erzielte. In einem Multicopy-Screening basierend auf dem AOX1-Promotor zeigten Stämme mit niedriger Kopienzahl die beste Sekretion. Eine Zwei-Phasen Kultivierungsstrategie mit gradientenbasierter Methanolzugabe führte zur höchsten ColMP Konzentration und zu einer 11-fachen Steigerung der Zielproteinausbeute gegenüber der ursprünglichen Kultivierungsstrategie. Eine Drei-Phasen Strategie mit zusätzlicher Glycerin Fed-Batch Phase erhöhte zwar erwartungsgemäß die Biomasse, jedoch nicht die Zielproteinausbeute. Dieses zeigte, dass eine Maximierung der Zelldichte kein entscheidender Faktor für eine effiziente Proteinproduktion von ColMP ist. Stattdessen schien ein kontrolliertes Zellwachstum unter physiologisch optimalen Bedingungen entscheidend für eine hohe Proteinproduktivität zu sein. Eine Mixed-Feed Strategie mit dem Ziel, die methanolassoziierte Nebenproduktbildung zu minimieren, führte lediglich zu einem reduzierten Methanolverbrauch, bewirkte jedoch weder eine Steigerung der Produktausbeute noch eine Verringerung der Nebenprodukte. Die im Rahmen der Upstream-Optimierung erzielte Steigerung der Produktkonzentration erschwerte die zuvor standardmäßig eingesetzte Membranvorfiltration, während sich die Tiefenfiltration als effiziente und skalierbare Alternative ohne relevante Proteinverluste erwies. Ein Ultrafiltration Ansatz zur Nebenproduktentfernung führte hingegen zu einem Proteinverlust von 94 %, ohne dass unspezifische Bindungen an die verwendeten Membranmaterialien als Ursache bestätigt werden konnten. Insgesamt zeigten die Ergebnisse, dass molekularbiologische Optimierungen in Kombination mit angepassten Feed Strategien die ColMP Expression um den Faktor 11 steigerten und damit eine vielversprechende Grundlage für die wirtschaftliche Bereitstellung kollagenbasierter Biomaterialien schaffen, auch wenn die Entwicklung robuster Downstream-Strategien weiterhin einen kritischen Prozessschritt darstellt.This work investigates the recombinant production of a collagen-mimetic structural protein (ColMP), based on the α1-chain of human collagen type I, in K. phaffii for its application as a biomaterial in tissue engineering with particular emphasis on the requirements of bioprinting. For such applications, the protein must be well-defined, biocompatible and available in sufficient amounts, as typical bioinks require approximately 10 % (w/v) of the structural protein. ColMP was produced in a 30 L bioreactor, yielding 1.1 g L⁻¹ after membrane-based purification. However, the product exhibited cytotoxic effects, attributable to by-products associated with the methanol-inducible AOX1 system. Although metal ion affinity chromatography enabled selective purification of the target protein, this step was accompanied by significant product losses. This finding underlines the necessity of process optimization to improve yields, reduce methanol-associated by-product formation during upstream processing and removal of residual contaminants during downstream processing, in order to enhance the overall economic feasibility.
To address these challenges, molecular strategies, various cultivation and methanol-feed strategy approaches were evaluated. Proline supplementation increased the protein titer by 14.3 %, while expression under the methanol-independent GAP promoter resulted in no detectable protein production. In contrast, a multicopy screening based on the AOX1 promoter revealed that strains with a low copy number exhibited the highest secretion efficiency. Among the tested strategies, a two-phase cultivation process with gradient-based methanol feeding achieved the highest ColMP concentrations, resulting in an 11-fold increase in yield compared to the initial strategy. A three-phase strategy including an additional glycerol fed-batch phase increased biomass as expected, but did not enhance target protein yields, indicating that maximizing cell density is not the critical determinant for efficient ColMP production. Instead, controlled cell growth under physiologically optimal conditions appeared essential for high productivity. A mixed-feed strategy aimed at minimizing methanol-associated by-products reduced methanol consumption, but neither increased product titers nor decreased by-product formation.
Higher protein levels resulting from upstream improvements made standard membrane filters less effective, but depth filtration worked well and scaled up without losing protein. In contrast, using an ultrafiltration membrane to remove by-products led to a 94% protein loss, without indications of nonspecific protein binding to the tested membrane materials. Overall, the findings show that molecular biology optimizations together with tailored feed strategies boosted ColMP expression 11-fold, providing a strong foundation for cost-effective production of collagen-based biomaterials. However, the establishment of robust downstream processes remains a key challenge
Dresdener Kreis 2025 : 25. Dresdener Kreis Elektroenergieversorgung : 19. bis 21. März in Dresden
No full textDer Sammelband "Dresdener Kreis 2025: 25. Dresdener Kreis Elektroenergieversorgung vom 19. bis 21. März 2025 in Dresden" beinhaltet neben einem kurzen Bericht zum 25. Treffen des Dresdener Kreises 2025 wissenschaftliche Beiträge von Doktoranden der beteiligten Hochschulinstitute zum Thema Elektroenergieversorgung. Der Dresdener Kreis setzt sich aus der Professur für Elektroenergieversorgung der Technischen Universität Dresden, dem Fachgebiet Elektrische Energiesysteme der Universität Duisburg-Essen, dem Fachgebiet Elektrische Energieversorgung der Leibniz Universität Hannover und dem Lehrstuhl Elektrische Netze und Erneuerbare Energie der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg zusammen und trifft sich einmal im Jahr zum fachlichen Austausch an einer der beteiligten Universitäten
Process parameter development and optimization for the Scalmalloy® alloy in the additive manufacturing of aircraft applications
No full textAdditive manufacturing offers great potential in the aircraft sector due to its high degree of design freedom and new material developments such as Scalmalloy®, a light aluminum alloy with high mechanical properties. Related works show a lack of knowledge about the additive manufacturing of Scalmalloy®, so this paper aims to identify optimal process parameters. A design of experiment is performed, and the hardness, tensile strength, and surface roughness are measured. After that, design parameters are investigated. With the optimized process parameters, a density of 99.87 % is achieved. The hardness is 168.5 HV0.3, and the tensile strength is 541.7 MPa after thermal treatment. Surface roughnesses between 19 and 49 Ra are measured depending on the build direction. Minimum manufacturable dimensions are defined for walls, cylinders, and inclination angles. The identified process parameters and the characterization of mechanical properties deliver fundamental knowledge to enable the utilization of Scalmalloy® for aircraft applications
Data Analysis Methods for the Ground-based and Space-borne Gravitational Wave Detector Network
No full textIt has been exactly ten years since humans first directly detected gravitational wave (GW) signals. At the end of the LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) Collaboration's third observing run, we have detected nearly 100 GW wave signals from compact binary coalescence (CBC). Over the past decade, scientific and data analysis techniques related to GW have made great progress, but GW science is still in its infancy. Looking ahead, in the 2030s, the third-generation ground-based GW detectors (such as Einstein Telescope and Cosmic Explorer) shall be completed and begin scientific observations, while LISA may open a new frequency band in space. These future detectors will open up new scientific opportunities while also bringing new challenges, requiring the development of new data analysis methods. In this thesis, we review the GW events up to the third observing run, reproduce these scientific results by analyzing public data, and verify the reliability of the results. Then, we discuss the issues that third-generation ground-based detectors will encounter. Due to their tenfold increase in sensitivity and lower low-frequency cutoff, CBC signals will overlap in the time-frequency domain, forming a foreground noise composed of GW signals. We discuss in detail its impact on matched filtering and possible strategies to reduce the impact. Subsequently, we discuss how to optimally combine data from third-generation ground-based GW detectors and the space-borne detector LISA to achieve multiband observations of stellar-mass binary black holes and intermediate-mass binary black holes. Our new coherent multiband method can analyze LISA signals with a signal-to-noise ratio (SNR) as low as 3, breaking through the long-standing observational bottleneck. Finally, we introduce a more flexible and efficient method for constructing a GW template bank and apply it to the detection of supermassive binary black hole signals in LISA mock data.Exakt zehn Jahre sind vergangen, seit die Menschheit zum ersten Mal Gravitationswellen (GW) direkt nachgewiesen hat. Zum Ende des dritten Beobachtungslaufs der LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) Kollaboration haben wir nahezu 100 GW-Signale von der Verschmelzung kompakter Binärsysteme (CBC) detektiert. Im Laufe des letzten Jahrzehnts haben die wissenschaftlichen und datenanalytischen Methoden im Zusammenhang mit GW große Fortschritte gemacht, jedoch steckt die Gravitationswellen-Wissenschaft noch in den Kinderschuhen. Mit Blick auf die Zukunft sollen in den 2030er Jahren die bodengestützten GW-Detektoren der dritten Generation (wie das Einstein-Teleskop und der Cosmic Explorer) fertiggestellt werden und mit wissenschaftlichen Beobachtungen beginnen, während LISA möglicherweise ein neues Frequenzband im Weltraum erschließen wird. Diese zukünftigen Detektoren werden neue wissenschaftliche Möglichkeiten eröffnen, gleichzeitig aber auch neue Herausforderungen mit sich bringen, was die Entwicklung neuer Datenanalysemethoden erfordert. In dieser Arbeit geben wir zunächst einen Überblick über die GW-Ereignisse bis zum dritten Beobachtungslauf, reproduzieren diese wissenschaftlichen Ergebnisse durch die Analyse öffentlicher Daten und überprüfen die Zuverlässigkeit der Resultate. Anschließend erörtern wir die Herausforderungen, mit denen bodengestützte Detektoren der dritten Generation konfrontiert sein werden. Aufgrund ihrer zehnfach höheren Empfindlichkeit und niedrigeren unteren Frequenzgrenze werden sich CBC-Signale im Zeit-Frequenz-Bereich überlappen, wodurch ein Vordergrundrauschen aus GW-Signalen entsteht. Wir erörtern ausführlich dessen Auswirkungen auf die Matched-Filterung sowie mögliche Strategien zur Reduzierung dieser Einflüsse. Im Anschluss daran diskutieren wir, wie Daten von bodengestützten GW-Detektoren der dritten Generation und dem weltraumgestützten Detektor LISA optimal kombiniert werden können, um Multiband-Beobachtungen von binären Schwarzen Löchern stellarer und mittlerer Masse zu realisieren. Unsere neue kohärente Multiband-Methode kann LISA-Signale mit einem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von nur 3 analysieren und durchbricht damit den seit langem bestehenden Beobachtungsengpass. Abschließend stellen wir eine flexiblere und effizientere Methode zur Erstellung einer GW-Template-Bank vor und wenden diese auf die Detektion von Signalen supermassereicher binärer Schwarzer Löcher in simulierten LISA-Daten an
Development of novel Near-Infrared fluorescent contrast agents for intraoperative imaging
No full textSurgery is the primary treatment for most patients with solid tumors and can be curative if complete resection is achieved. While visual inspection and palpation are usually effective for identifying the bulk tumor intraoperatively, they often prove inadequate for the delineation of small tumor remnants or nerves, increasing the risk of recurrence or iatrogenic nerve injury. Fluorescence-guided surgery (FGS) aims to visualize these critical structures in real time. It involves the administration of fluorescent contrast agents, typically composed of a ligand targeting the tissue of interest, conjugated to a Near-Infrared (NIR) fluorescent fluorophore. However, preclinical findings suggest that frequently utilized heptamethine cyanines like IRDye800 are affected by instability towards nucleophiles and, furthermore, are associated with non-specific retention in vivo, which compromises the agent’s efficacy in generating contrast and delays imaging.
In this PhD work, targeted contrast agents were developed that overcome the afore-mentioned limitations due to the incorporation of the NIR fluorophore “sNIR”, discovered by explorative studies on a Zincke salt-based approach toward substituted hep-tamethine cyanines. Besides reduced off-target retention in vivo, it also displays faster clearance and greater photostability compared to IRDye800. sNIR was excessively characterized for its optical and chemical properties. Conjugation to established ligands for targeting biomarkers in certain tissue types afforded contrast agents to overcome cancer- and anatomy-related surgical challenges. As the main project, a meningioma-specific contrast agent was developed, which addresses the overexpressed somatostatin receptor subtype 2 (SSTR2) using the octapeptide TATE. TATE sNIR was extensively validated against controls in vitro in SSTR2-expressing cells and in vivo in physiologically SSTR2-expressing mouse tissues and three tumor mouse models, yielding outstanding contrast ratios. Further translational work included a proof-of-concept study in a pig as well as compatibility assessments with NIR fluorescence imaging devices already established in clinical practice. Explorative studies on additional sNIR-based probes addressing a variety of molecular markers expressed by other tu-mor types further suggest that sNIR holds great potential for FGS, regardless of the size of the targeting moiety
Radical-induced oxidation of dimeric B-type procyanidins
No full textEine ausgewogene Ernährung ist entscheidend für die Gesundheit des Menschen, insbesondere der Verzehr von Obst und Gemüse, welche sekundäre Pflanzenstoffe wie Procyanidine (PCs) des A‑ und B‑Typs enthalten. Diese sind für ihre antioxidativen, entzündungshemmenden und anderen gesundheitsfördernden Eigenschaften bekannt. Ein Ansatz zur Steigerung der Ausbeute an A‑Typ PCs ist die radikalinduzierte Oxidation, beispielsweise von den B‑Typen B1 und B2, zu den entsprechenden A‑Typen A1 und A2.
Im Rahmen dieser Dissertation wurden mit Hilfe einer statistischen Versuchsplanung die Reaktionsbedingungen der radikalinduzierten Oxidation von B‑Typ PCs optimiert, wobei Bildungsraten von 47,4 ± 1,14% für A1 aus B1 und 27,5 ± 0,76% für A2 aus B2 erreicht wurden. Darüber hinaus zeigte die systematische Oxidation aller C4→C8 verknüpften dimeren PCs (B1–B4), dass die 4R‑konfigurierten Dimere B1 und B2 vor allem A‑Typen mittels 2,2‑Diphenyl‑1‑picrylhydrazyl (DPPH)‑Radikalen formen, während die 4S‑konfigurierten Dimere B3 und B4 spiro-verknüpfte Hauptoxidationsprodukte bilden. Die Oxidation von B3 und B4 führte jeweils zu zwei Hauptoxidationsprodukten (Produkt 1 und Produkt 2). Die optimale Bildung von Produkt 1 erforderte eine kurze Reaktionszeit bei Raumtemperatur (10,0 min und 25,0 °C) mit optimalen Bildungsraten von 48,6 ± 4,01% aus B3 und 45,0 ± 5,14% aus B4. Im Gegensatz dazu benötigte die Bildung des Produkts 2 höhere Temperaturen und längere Reaktionszeiten (314 min und 75,0 °C für B3; 360 min und 53,7 °C für B4), um die maximalen Bildungsraten von 32,0 ± 1,14% aus B3 und 60,2 ± 3,68% aus B4 zu erreichen.
Die Gegenstromverteilungschromatographie (Countercurrent chromatography, CCC) erwies sich als ein leistungsfähiges Instrument zur Auftrennung eines komplexen oxidierten Gemisches aus B2 und B4. Dabei stellt die zweidimensionale Kopplung von high‑speed CCC (HSCCC) mit LC‑ESI‑MS (HSCCC x LC‑ESI‑MS) ein effizientes Werkzeug zur Analyse des Elutionsprofils der gebildeten Oxidationsmetabolite und zur zeitgleichen Detektion von Koelutionseffekten isomerer Verbindungen dar.
Zur Strukturaufklärung der Hauptoxidationsprodukte aus B1 bis B4 wurden ein‑ und zweidimensionale NMR‑Experimente bei tiefen Temperaturen (253 K) in Aceton‑d6 durchgeführt. Zusätzlich kamen Zirkulardichroismus‑Spektroskopie und Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie zum Einsatz. Die antioxidative Aktivität der A‑Typen A1 und A2, der B‑Typen B1–B4 und der drei isolierten spiro‑verknüpften Oxidationsprodukte von B3 und B4 wurde hinsichtlich ihrer Radikalfänger‑ und Reduktionseigenschaften untersucht. Dabei zeigte sich, dass die spiro‑verknüpften Oxidationsprodukte aus B3 und B4 im Vergleich zu den A‑Typen eine ähnliche oder je nach Test höhere antioxidative Aktivität besitzen. Hinsichtlich ihrer gesundheitsfördernden Eigenschaften sind die A‑Typen und die spiro‑verknüpften Verbindungen von großem Interesse für weitere Untersuchungen.A balanced diet is essential for human health, especially the intake of fruits and vegetables that contain phytochemicals such as A‑ and B‑type procyanidins (PCs). These PCs are known for their antioxidant, anti‑inflammatory, and other health‑promoting properties. One approach to increase the yield of A‑type PC is the radical‑induced oxidation, for example, of B‑types B1 and B2, to produce the corresponding A‑types A1 and A2.
In this dissertation, a Design of Experiments (DoE) approach was applied to optimise the reaction conditions of the radical-induced oxidation of B‑type PCs, achieving formation rates of 47.4 ± 1.14% for A1 from B1 and 27.5 ± 0.76% for A2 from B2. Furthermore, the systematic oxidation of all C4→C8 linked dimeric PCs (B1–B4) showed that the 4R‑configured dimers B1 and B2 primarily formed A‑type PCs with 2,2‑diphenyl‑1-picrylhydrazyl (DPPH) radicals, while the 4S‑configured dimers B3 and B4 produced spiro‑linked PCs as main oxidation products. The oxidation of B3 and B4 each resulted in two main oxidation products (product 1 and product 2). The optimal formation of product 1 required a short reaction time at room temperature (10.0 min and 25.0 °C), with optimal formation rates of 48.6 ± 4.01% from B3 and 45.0 ± 5.14% from B4. In contrast, the formation of product 2 required higher temperatures and longer reaction times (314 min and 75.0 °C for B3; 360 min and 53.7 °C for B4) to achieve optimal formation rates of 32.0 ± 1.14% from B3 and 60.2 ± 3.68% from B4.
Countercurrent chromatography (CCC) proved to be a powerful tool for separating a complex oxidised mixture of B2 and B4. The two‑dimensional coupling of high‑speed CCC (HSCCC) with LC‑ESI‑MS (HSCCC x LC‑ESI‑MS) represented an effective method for analysing the elution profile of the formed oxidation metabolites while simultaneously detecting co‑elution effects of isomeric compounds.
To elucidate the structures of the main oxidation products from B1 to B4, one‑ and two‑dimensional NMR experiments were carried out at low temperatures (253 K) in acetone‑d6. Additionally, circular dichroism spectroscopy and ion mobility mass spectrometry were applied. The antioxidant activity of the A‑types A1 and A2, the B‑types B1–B4, and the three isolated spiro‑linked oxidation products from B3 and B4 were investigated regarding their radical scavenging and reducing properties. The spiro‑linked oxidation products from B3 and B4 exhibited similar or even higher antioxidant activity than the A‑types, depending on the assay. Regarding their health‑promoting properties, both A‑type PCs and the spiro‑linked compounds are of interest for further investigation
Aeroacoustic Scaling of Turbomachinery Blade Rows
No full textAn understanding of sound propagation through components of modern turbofan engines is indispensable for the further development of technologies to reduce noise from aircraft engines. Analytical models are used to predict noise emissions in early design phases of aircraft engines and turbomachinery components, e.g. axial compressors or turbines. However, only few experimental investigations have been carried out to validate the model predictions. Since most turbomachinery test rigs lack the acoustically optimized boundary conditions necessary for aeroacoustic measurements, the blading must be scaled in order to generate representative validation data.
Based on a dimensional analysis, a scaling approach is derived to yield a finite number of dimensionless quantities. The hypothesis states that these characteristic numbers need to be maintained when scaling to establish aeroacoustic similarity between a reference and its scaled geometry. The approach and the hypothesis are validated for an axial compressor stator vane row and a 1.5-stage axial turbine configuration for various operating conditions. Numerical validation of aerodynamic and sound transmission similarity is determined with the agreement of steady RANS and unsteady harmonic balance simulations results for the original and scaled configurations. To reproduce real compressor conditions, a unique experiment based on an aeroacoustic wind tunnel is developed and rotor-stator-interaction modes are excited by means of a speaker array by applying a mode synthesis. Extensive aerodynamic and acoustic measurements using the acoustically optimized test rig with the scaled compressor vane row were conducted to experimentally validate the approach. Subsequently, steady and unsteady simulations were carried out. An analytical sound transmission model by Smith, as well as a broadband noise prediction model by Posson, were additionally applied. The numerical and experimental findings showed a good agreement for frequencies below 4.5 kHz regarding reflection and transmission across the scaled stator vane row. Differences occur when comparing the results with the model by Smith and reveal discrepancies due to the two-dimensional model assumptions. A similar stator vane self-noise was established. Overall, the results validate the scaling approach numerically, experimentally, and analytically. They confirm that it can be utilized for real aircraft engine applications and deliver a broad validation data set for analytical model validation.Zur Weiterentwicklung von Technologien zur Lärmreduzierung von Flugtriebwerken ist ein Verständnis der Schallausbreitung durch Komponenten moderner Turbofan-Triebwerke entscheidend. In frühen Entwicklungsphasen von Triebwerkskomponenten, wie z. B. Axialkompressoren oder Turbinen, werden daher analytische Modelle zur Vorhersage des Schalltransports und der entstehenden Lärmemissionen genutzt. Um die Modellvorhersagen zu validieren, sind jedoch detailliertere, experimentelle Untersuchungen erforderlich. Da die meisten Turbomaschinenprüfstände nicht für aeroakustische Messungen geeignet sind und ihnen akustisch optimierte Randbedingungen fehlen, müssen die Schaufeln für den Einbau in aeroakustische Prüfstände skaliert werden.
Basierend auf einer Dimensionsanalyse wird ein Skalierungsansatz abgeleitet, der eine endliche Anzahl von dimensionslosen Größen hervorbringt. Die Hypothese besagt, dass diese Kenngrößen bei der Skalierung beibehalten werden müssen, um aeroakustische Ähnlichkeit zwischen einer Referenz und ihrer skalierten Geometrie herzustellen. Der Ansatz bwz. die Hypothese werden umfassend mit der Leitschaufelreihe eines mehrstufigen Axialverdichters und einer 1.5-stufigen Axialturbinenkonfiguration über einen breiten Betriebsbereich validiert. Die Ähnlichkeit hinsichtlich Aerodynamik und Schalltransmission wird durch die Übereinstimmung der Ergebnisse von stationären RANS- und instationären Harmonic-Balance-Simulationen zwischen den ursprünglichen und skalierten Konfigurationen numerisch validiert. Um den realen Axialverdichter getreu nachzubilden, wird ein Prüfstandsaufbau für einen aeroakustischen Windkanal entwickelt, bei dem Rotor-Stator-Interaktionsmoden mit Hilfe eines Lautsprecherarrays unter Anwendung der Modensynthese angeregt werden. Die umfangreichen aerodynamischen und akustischen Messungen mit der skalierten Kompressorschaufelreihe dienen als experimentelle Validierung des Ansatzes. Anschließend werden stationäre und instationäre Simulationen mit Vorgabe der experimentellen Randbedingungen durchgeführt und ein analytisches Schalltransportmodell von Smith sowie ein Breitbandlärmmodell von Posson angewendet. Die numerischen und experimentellen Ergebnissen hinsichtlich Reflexion und Transmission über die skalierte Leitschaufelreihe stimmen für Frequenzen unterhalb 4,5 kHz überein. Demgegenüber zeigt der Vergleich der Ergebnisse mit dem Modell von Smith Unterschiede, die aus den zweidimensionalen Modellannahmen hervorgehen. Ähnlichkeit bezüglich des Eigenlärms der Leitschaufel konnte aufgezeigt werden. Die Ergebnisse validieren den Skalierungsansatz numerisch, experimentell und analytisch. Sie bestätigen, dass der Ansatz auf reale Flugzeugtriebwerke angewendet werden kann und liefern Daten über einen breiten Betriebsbereich zur Validierung analytischer Modelle
Beruflichkeit in Spannungsfeldern berufs(un)förmiger Arbeit. Zum Diskurs von Arbeitsteilung am Beispiel von Frauen in geteilter Führung
No full textDie Organisation von Arbeit und die damit verbundenen Zuweisungen von Rechten und Pflichten sind in gesellschaftliche Herrschafts- und Machtverhältnisse eingebettet. Historisch verstärkt die Teilung von beruflicher und innerbetrieblicher Arbeit mit der Einführung des Kapitalismus die geschlechtsspezifische Trennung von Produktions- und Reproduktionsarbeit. Daraus ergibt sich das Problem, dass neben der beruflich organisierten
Arbeit, Formen von berufsunförmiger Arbeit erzeugt werden.
Aktuelle Transformationsprozesse bergen die Chance, Ungleichheiten abzubauen, aber auch die Gefahr, sie zu reproduzieren, wenn nicht sogar zu verstärken. In diesem Zusammenhang wirken neue Formen von Teilungsmechanismen, die besonders weibliche Karriere- und Entwicklungswege beeinflussen: Auf der einen Seite verlaufen diese in einem formalen Modus, indem Flexibilisierung im Erwerbskontext, beispielsweise Teilzeitarbeit, zum weiblichen Normarbeitsverhältnis avanciert ist. Auf der anderen Seite konstituieren sie sich in einem informellen, unsichtbaren Modus in Form von einer meist parallelen Übernahme von Erwerbs- und Care-Arbeit, die nach wie vor zum Großteil von Frauen geleistet wird. Die Verknüpfung unterschiedlicher Arbeitslogiken und die Spannungsfelder von berufs(un)förmiger Arbeit werden in dieser kumulativen Dissertation in ihrer Wechselwirkung unter der Perspektive einer sowohl institutionalisierten als auch individuellen Beruflichkeit fokussiert.
Im Rahmen des Kumulus wird die Teilung von Arbeit auf gesellschaftlicher, betrieblicher und individueller Ebene theoretisch und empirisch untersucht. In fünf Publikationen werden empirisch die Entwicklungen zwischen Wandel (von berufsförmiger Arbeit) und Stabilität (von berufsunförmiger Arbeit) exemplarisch an einem neuen Arbeitszeitmodell, der geteilten Führung, analysiert. Leitend ist die Fragestellung, wie sich die Beruflichkeit weiblicher Führungskräfte in dieser Art von Arbeitszeitmodell gestaltet. Die spezifische Form der Teilzeitarbeit auf Führungsebene wird größtenteils von Frauen genutzt, um die unterschiedlichen Arbeitslogiken von Erwerbs- und Care-Arbeit miteinander zu verknüpfen. Das Modell der geteilten Führung impliziert Chancen und Herausforderungen zugleich und verdeutlicht, wie sich Beruflichkeit zwischen den unterschiedlichen Domänen des Beruflichen und Privaten in entgrenzter und flexibilisierter Form konstituiert
Dresdener Kreis 2005 : 6. Dresdener Kreis Elektroenergieversorgung : 04. bis 05. April 2005 in Duisburg
No full textDer Sammelband "Dresdener Kreis 2005: 6. Dresdener Kreis Elektroenergieversorgung vom 04. bis 05. April 2005 in Duisburg" beinhaltet neben einem kurzen Bericht zum 6. Treffen des Dresdener Kreises 2005 wissenschaftliche Beiträge von Doktoranden der beteiligten Hochschulinstitute zum Thema Elektroenergieversorgung. Der Dresdener Kreis setzt sich aus der Professur für Elektroenergieversorgung der Technischen Universität Dresden, dem Fachgebiet Elektrische Energiesysteme der Universität Duisburg-Essen, dem Fachgebiet Elektrische Energieversorgung der Leibniz Universität Hannover und dem Lehrstuhl Elektrische Netze und Erneuerbare Energie der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg zusammen und trifft sich einmal im Jahr zum fachlichen Austausch an einer der beteiligten Universitäten