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Studentische Arbeiten

Die Mitarbeiter des Ludwig-Franzius-Instituts suchen fortlaufend Studenten für die Bearbeitung von Studien- und Abschlussarbeiten. Hierbei decken die Themen meist das gesamte Spektrum an Forschungsbereichen innerhalb der derzeit von den Mitarbeitern behandelten Projekte ab. Ideen zu eigenen Themen und konkreten Aufgabenstellungen sind ebenfalls herzlich willkommen.

Aufgrund der ständig wechselnden Themenvorschäge und Aufgabenstellungen durch die Betreuer erfolgt an dieser Stelle nur die Auflistung einer Auswahl von Einzelthemen für studentische Arbeiten.

Bei Interesse zu weiteren Themen, meldet Euch bitte mit einer groben Themenvorstellung/-bereich per Email bei Mareike Taphorn, M.Sc. Zu konkreten Forschungsbereichen können natürlich auch die jeweiligen bearbeitenden wissenschaftlichen Mitarbeiter des Instituts angesprochen werden.

Abkürzungen:

  • Projektarbeit (PA) nach PO'15 / Studienarbeit (StA) nach PO'19
  • Seminararbeit (SA) nach PO'15
  • Interdisziplinäres Projekt (IP) nach PO'19
  • Bachelorarbeit (BA)
  • Masterarbeit (MA)

Themenvorschläge

Physikalisch experimentelle Strömungs- und Turbulenzmessungen mit PIV an einem Geschiebefänger-Prototypen (SA,MA)

Geschiebetransport ist eine Hauptquelle flussgebundener Sedimente, die weltweit in die Ozeane transportiert werden. Dort tragen sie über litorale Transportbänder maßgeblich zur Ausprägung und Stabilisation von sandigen Küstenlinien bei.Folgerichtig ist die messtechnische Erfassung sohlnaher Transportvorgänge in natürlichen Fließgewässern ein wichtiger Aspekt bei der Planung, Umsetzung und Sicherung von Wasserbaumaßnahmen. Geschiebefänger stellen eine der bisher wenigen entwickelten Messmethoden dar, neben Geophonen und Sedimentfangkästen. Die Mehrzahl der Geschiebefänger versucht das Venturi-Prinzip zu nutzen, welches durch die Geometrie des Einlasses sowie der Rumpfform einen Unterdruck vor dem Kopfbereich des Sammlers entstehen lässt und so sohlnahe Sedimente aufnimmt. Mithilfe von Strömungsleitelementen, sogenannten Finnen, am Messgerät richtet sich dieses beim Herablassen durch die Wassersäule entlang des Strömungsfeldes aus.

Am Ludwig-Franzius-Institut wurde ein Geschiebetransportfänger entworfen und gebaut, der ebenfalls auf dem Venturi-prinzip basiert. Der Geschiebefänger-KL17 Prototyp wurde jedoch bisher nicht auf sein Funktionsprinzip hin getestet. Eine Überprüfung des Systems auf seine Funktionsweise, sowie eventuell nötige Anpassungen sind daher durch physikalische Modellversuche in einem Strömungsversuchsstand vorzunehmen.

Diese Arbeit wird gemeinsam vom Leichtweiß-Institut der Technischen Universität Braunschweig und dem Ludwig-Franzius-Institut betreut. Bei Interesse an dem Thema meldet euch bei Oliver Lojek oder Jan Tiede.

Konzept Vorratsbaggern - Untersuchung des Potentials proaktiver Baggermaßnahmen (SA, MA)

 

Auf der Grundlage von MoNa-Daten ist eine Versuchsstudie zur Untersuchung des Potentials von proaktiven Baggermaßnahmen inklusive geeigneter Testfelder und einem Ablauf der Baggermaßnahmen zu konzipieren. Desweiteren sind versuchsbegleitend die entsprechenden Daten zu erheben und auszuwerten, um das Konzept des Vorratsbaggern (Zustand vorher/Zustand später) einzuordnen. Außerdem ist zu dieser Problematik ein numerisches Modell aufzubauen und mit den in-situ festgestelltem Verhalten zu vergleichen. Bei Interesse am Thema meldet euch bei Leon Scheiber oder Jannek Gundlach.

Experimentelle Modellstudie zur Auswirkung der initialen Sedimentverteilung infolge einer Umlagerung auf die Ausbreitung von Trübungswolken in Ästuaren (SA, MA)

Im Rahmen dieser Arbeit sollen mithilfe eines vereinfachten Delft-3D-Modells die Auswirkungen von unterschiedlichen parametrischen Darstellungen von Sedimentumlagerungen auf die Ausbreitung von Trübungswolken in Ästuaren untersucht werden. Konkret wird es Aufgabe der Arbeit sein (im Falle einer Masterarbeit: basierend auf einer Literaturstudie) unterschiedliche initale Sedimentkonzentrationen über die Wassersäule zu verteilen und die daraus resultierenden Trübungswolkenausbreitung zu dokumentieren und räumlich, zeitlich zu vergleichen (sowie im Falle einer Masterarbeit zu interpreteieren und zu diskutieren). Ein Vergleich mit Messdaten sowie den Modellergebnissen eines spezialisierten Modells sind im Falle einer Masterarbeit möglich, aber dem Interesse und der Motivation des Studierenden überlassen. Bei Interesse am Thema meldet euch bei Jannek Gundlach

Die Hydrodynamik der Tidehunte und ihre Veränderung durch Fahrrinnenanpassungen (MA)

Die (letzten) Fahrrinnenanpassungen und damit die Veränderung der Tidehunte sollen recherchiert und in einerm Delft3D-"Y"-Modell (Bereich Bremerhaven, Bremen, Oldenburg) abgebildet werden. Darauf aufbauend sind Szenarienrechnungen z.B. bei Anpassung der Weser durchzuführen. Bei Interesse an diesem Thema meldet euch bei Jan Tiede.

Sedimentationsphänomene im Jade-Weser-Ästuar (MA)

Im Rahmen einer Masterarbeit sollen die Sedimentationsphänomene im Jade-Weser-Ästuar und damit die Unterhaltungsschwerpunkte in der Unterweser untersucht werden. Unter Aufbereitung und Analyse von Baggerdaten mit Fokus auf das Gebiet Blexener Bogen vs. Nordenham sollen die Ursachen dieser Sedimentationsphänomene untersucht werden. 

Bei Interesse am Thema meldet euch bei Leon Scheiber.

Sediment transport around an artificial seagrass meadow [BA, SA]

Experiments were done within the framework of the SeaArt Project to analyze the effect of an artificial seagrass meadow on the surrounding sediment. Unidirectional currents were implemented and velocities measured. The sandbed was then scanned with echo-sounders in order to obtain point measurements at different time intervals. Within the thesis, the student shall process the data collected during these experiments and try to provide a clear picture of the sediment-flow-structure interaction. Processing requires programming skills to handle data (through e.g. Matlab, Python or the preferred programming language) and a thorough literature research in order to comprehend the characteristics of sediment transport and flow-structure interaction. 

Contact Person: Raúl Villanueva

-- auch auf Deutsch ansprechbar --

Effizienz von Wellenenergiekonvertern [PA, BA, SA/IP, MA]

Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden 2019 diverse Modellversuche zur Auslegung eines Mooringsystems für ein Wellenkraftwerk (Typ: heaving point absorber array) durchgeführt. Aufbauend auf diesen Versuchen werden nun weitere Modellversuche sowie numerische Untersuchungen durchgeführt, um die Effizienz des Wellenkraftwerks in Abhängigkeit von Umweltparametern (Wellenlänge/ -richtung), Geometrieparametern (Länge des Kraftwerks, Abstand zwischen den Absorbern) sowie der Verankerung (Ketten, Polyesterleinen, etc.) zu untersuchen.

Im Folgenden ist eine kurze Übersicht über einige Beispielthemen gegeben, bei Interesse an einem dieser Themen oder dem generellen Thema „Wellenenergie“ wendet euch bitte an Jannik Meyer.

  • Im Rahmen einer studentischen Arbeit [BA, SA/IP] soll das numerische Modell OrcaFlex zunächst anhand der gegebenen Messdaten validiert werden und anschließend weitere Lastkombinationen untersucht werden, um die Ergebnisse der Modellversuche zu ergänzen und zu erweitern. Hierbei liegt der Fokus auf der Optimierung der Effizienz des Wellenkraftwerks in Abhängigkeit von der gewählten Mooring-Konfiguration.
  • In einer weiteren studentischen Arbeit [BA, SA/IP, MA] soll das numerische Modell WEC-Sim auf Basis existierender Messdaten validiert werden. Darauf aufbauend soll der Zusammenhang zwischen der Geometrie des Kraftwerks und den Wellenbedingungen untersucht werden. Diese Untersuchung hat zum Ziel, dass in der Planung abhängig vom Standort bzw. den dort vorherrschenden Wellenbedingungen die Kraftwerksgeometrie zur Effizienzoptimierung verändert werden kann.
  • Während die zwei vorhergehenden Arbeiten das Gesamtmodell eines Wellenkraftwerks in einfachen numerischen Modellen untersuchen, besteht auch die Möglichkeit, Einzelkomponenten des Kraftwerks (Bojen) mittels CFD-Simulationen zu untersuchen. Im Rahmen dieser Arbeit [PA, BA, SA/IP] soll mit einem schon bestehenden Modell die optimalen Einstellungsparameter im Rahmen einer Parameterstudie gefunden werden, um das Modell anhand Versuchsdaten zu validieren.

  • Neben diesen numerischen Arbeiten werden auch Arbeiten [PA, BA, SA/IP, MA] angeboten, die physikalische Modellversuche begleiten. In diesen Modellversuchen werden ähnliche Themengebiete wie in den numerischen Arbeiten untersucht, insbesondere der Einfluss von Wellenparametern und Mooring-Konfiguration auf die Effizienz des Wellenkraftwerks.

Testing artificial seagrass in the wave flume [MA]

Within the framework of the SeaArt Project we are testing artificial seagrass (ASG) in our wave flume. The experiments cover three different seagrass meadow lengths, whereby different wave conditions are to be loaded and the hydrodynamic conditions in front and behind the ASG meadows are to be measured. The objective is to analyze the effects of ASG on wave propagation and orbital velocities within the water column depending on the meadow characteristics. Previous experience with physical modelling and measurement required. 

Contact Person: Raúl Villanueva

-- Auch auf Deutsch möglich -- 

Kolkentwicklung und Kolkschutz

Bei generellen Interesse an den Themen Kolk, Kolkschutz an Offshore-Windenergieanlagen sowie maritimer erneuerbarer Energien für eine studentische Arbeit bitte bei Dr.-Ing. Alexander Schendel melden. Dieses Themengebiet bietet häufig Möglichkeiten einer studentischen Arbeit, auch über die unten genannten Themen hinaus.

Korrelation von Kolkmessungen an Offshore-Windenergieanlagen mit Strömungs- und Seegangsmessungen (MA)

Bislang existieren kaum Studien zur Langzeitentwicklung von Kolktiefen oder zu Auswirkungen von Extremereignissen wie Stürme auf die Kolkgenese an Offshore-Gründungsstrukturen. Diese Aspekte bleiben trotz technischer und methodischer Fortschritte in der physikalischen und numerischen Modellierung weiterhin nur schwer zu untersuchen. Kenntnisse über diese Aspekte sind aber notwendig um die Kolkentwicklung über die Gesamtlebenszeit von Offshore-Strukturen ausreichend präzise hervorsagen zu können.

Im Rahmen dieser studentischen Arbeit sollen daher die Langzeit-Kolkmessungen an einer Gründungsstruktur im Alpha Ventus Windpark ausgewertet und die direkten Einflüsse von Strömungs- und Seegangsänderungen auf die Kolkentwicklung untersucht werden. Nach Aufbereitung der zur Verfügung stehenden Datensätze, gilt es zunächst die zeitliche Entwicklung meteorologischer und ozeanographischer Daten sowie der Kolkgenese darzustellen. Anschließend sollen die Datensätze verglichen werden um den Einfluss von Seegangsänderungen und Sturmereignissen auf die Kolkentwicklung geziehlt zu beschreiben.

Matlab-Vorkenntnisse sind hilfreich.

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Alexander Schendel

Numerische Untersuchung von Druckverteilungen und Wirbelablösungen an Strukturelementen (MA)

Mit CFD Modellen sollen die hydrodynamischen Verhältnisse beispielsweise an zylindrischen Strukturen untersucht und dabei Versuchsdaten gegenüber gestellt werden. Von besonderem Interesse sind hierbei Druckverteilungen auf die Strukturelemente und deren Einfluss auf das Strömungsfeld. Solide strömungsmechanische Kenntnisse werden voraus gesetzt und numerisches Vorwissen wäre vorteilhaft.


Ansprechpartner: Dr.-Ing. Arndt Hildebrandt

Experimentelle Studie zur Auswirkung von initialen Sedimentverteilungen auf die Ausbreitung von Trübungswolken in Ästuaren (SA,MA)

Mithilfe einer vereinfachten numerischen Modellstudie soll der Einfluss von unterschiedlichen Parametriesierungen von Sedimentumlagerungen auf die Ausbreitung von Trübungswolken in Ästuaren ermittelt werden. Hierzu sollen (im Falle einer Masterarbeit: basierend auf einer Literaturstudie) unterschiedliche initale Sedimentverteilungen über die Wassersäule in einem 3D-Modell vereinfacht eingebracht werden und infolge dessen die Trübungsverteilung im Modellgebiet (Ästuar) beobachtet und verglichen (sowie im Falle einer Masterarbeit: interpretiert und diskutiert) werden. Bei Interesse und/oder Fragen zu diesem Thema bitte via E-Mail an Jannek Gundlach