Studentische Arbeiten

Mit Hilfe von Magnet-Resonanz-Velocimetrie (MRV) können mittlere Strömungsgeschwindigkeiten in komplexen Geometrien gemessen werden. Dabei ist ein Parameter in den Messeinstellungen die maximal erwartete Geschwindigkeit: der VENC. Überschreitet die Strömungsgeschwindigkeit diesen VENC, kommt es zu Phasendrehern (Aliasing). Jedoch steigt das Rauschen mit dem VENC. Für eine niedrige Messunsicherheit ist daher ein niedriger VENC von Vorteil. Die Dual-VENC-Methode nutzt die Messung mit dem hohen VENC, um die Phasendreher in der rauschärmeren Messung mit dem niedrigen VENC zu korrigieren und so die Vorteile des niedrigen und des hohen VENCs zu kombinieren.

Ziel dieser Arbeit ist die Implementierung und der Vergleich von unterschiedlichen Dual-VENC-Methoden (Standard Dual-VENC und Optimal Dual-VENC). Das beinhaltet die Quantifizierung des Rauschens und die Diskussion auftretender Messfehler.

Kontakt: Swantje Romig, Dr. K. John

Mittels MRV können innerhalb weniger Stunden umfassende zwei- und dreidimensionale Datensätze gewonnen werden, die verarbeitet und visuell aufbereitet werden müssen. Für verschiedene Anwendungsfälle von der Medizin bis zur Reaktorsicherheit stehen Messdaten zur Verfügung die im Rahmen einer Bachelorarbeit wissenschaftlich aufbereitet werden sollen.

Das ausgeschriebene Thema umfasst unter anderem:

• Literaturrecherche zu numerischen und experimentellen Vergleichsdaten des jeweiligen Anwendungsfalles
• Einarbeitung in die Datenauswertung und –verarbeitung mittels Matlab, Paraview und Bildbearbeitungssoftware zur Erstellung von aussagekräftigen Grafiken
• Auswertung und Interpretation der Ergebnisse und ggf. Vergleich mit numerischen oder experimentellen Referenzdaten

Kontakt: Dr. K. John

In Zusammenarbeit mit Forschern der University of Minnesota werden wir neue Konzepte für prall- und filmgekühlte Bauteile entwerfen und mit verschiedenen experimentellen und numerischen Methoden untersuchen. Die Hauptuntersuchungsmethode in Rostock ist die Magnetresonanz-tomographie. Als studentische Hilfskraft oder im Rahmen einer Abschlussarbeit könnt ihr an folgenden Themen mitarbeiten:

• Konzeption & Konstruktion
• Modellbau mit Selektiven Lasersintern und anderen Techniken
• Assistenz bei den Messungen am MRT-Scanner
• Zusammenarbeit mit Studierenden der University of Minnesota

Kontakt: Dr. M. Bruschewski

In Zusammenarbeit mit Forschern der University of Canterbury forschen wir an den strömungsphysikalischen Eigenschaften von porösen Medien, wie beispielsweise Schwämmen, Filtern und Katalysatoren. Ähnliche Strukturen treten auch in Natur und Medizin auf. Während unsere Partner in Neuseeland die Strömung simulieren, arbeiten wir in Rostock mit der Magnetresonanztomographie. Wir bieten euch folgende Tätigkeitsfelder:

• Konzeption & Konstruktion
• Modellbau mit Selektiven Lasersintern und anderen Techniken
• Assistenz bei den Messungen am MRT-Scanner
• Zusammenarbeit mit Studierenden der University of Canterbury

Kontakt: Dr. M. Bruschewski

Nukleare Reaktoren werden weltweit zur Sicherung der Energieversorgung eingesetzt. Trotz des deutschen Atomausstiegs, besteht weiterhin ein großes Interesse am Kompetenzerhalt auf diesem Gebiet und der weiteren Erforschung und Gewährleistung der Reaktorsicherheit. Am Lehrstuhl Strömungsmechanik wird in enger Zusammenarbeit mit einem Industriepartner der Einsatz der MRV Messtechnik zur Bereitstellung von experimentellen Validierungsdaten untersucht.

Das ausgeschriebene Thema umfasst unter anderem:

• Eine umfangreiche Literaturrecherche zu den numerischen und experimentellen Verfahren im Bereich Reaktorsicherheit
• Begleitung von Messungen und/oder numerischen Simulationen
• Auswertung der experimentellen Daten und Vergleich mit numerischen Ergebnissen unter Anwendung automatisierter „data matching“-Prozesse.

Kontakt: Dr. K. John

Die Dialyse von Blut ist ein lebensrettender Vorgang für viele chronisch kranke Patienten. Bei diesem Vorgang erfolgt ein Austausch von unerwünschten Blutbestandteilen über eine Membran. In der Medizintechnik werden Dialysatoren als vom Blut des Patienten durchströmte Kapillarbündel konstruiert, welche im Gegenstrom axial vom Dialysefluid umströmt werden. Der Stoffaustausch erfolgt durch die semipermeable Wand der Kapillaren.

Eine Variante dieser Dialysatoren wird nun auch für die Blutanalyse erforscht, bei der eine Miniaturisierung des Dialysatoraufbaus durchgeführt wurde. In diesem Mikro-Dialysator strömt anstelle von Blut Blutplasma und anstelle der Dialyseflüssigkeit ein Testfluid. Die angestrebte Geometrie besteht in Anlehnung an einen humanmedizinischen Dialysator aus einem Zylinder mit 4 mm Durchmesser, der im mittleren Teil mit axial ausgerichteten Hohlfasern als Kapillaren gefüllt ist. Versorgungsanschlüsse und Dichtmasse sorgen für eine Trennung der Blutplasmaströmung durch die Hohlfasern von der Umspülung mit Testfluid.

In der hier geplanten Arbeit soll eine numerische Strömungssimulation für beide Strömungsbereiche eines vorgegebenen Mikro-Dialysators durchgeführt werden. Das Ziel ist es, die Strömungsgeschwindigkeitsfelder im Blutplasmastrom und im Testfluid zu ermitteln. Dabei werde die Membraneigenschaften der Hohlfasern und die ggf. noch vorhandenen nichtnewtonschen Eigenschaften des Blutes im Blutplasma vernachlässigt.

Teilaufgaben:

• Literaturrecherche zur Geometrie vom humanmedizinischen und Mikro-Dialysatoren
• Übernahme der existierenden Fraunhofer-IZI Geometrie für den Mikro-Dialysator, Erstellung der numerischen Gitter für die Konvergenzstudie und die finale Rechnung
• numerische Simulation der stationären  Geschwindigkeitsfelder im Mikro-Dialysator bei verschiedenen Randbedingungen
• Vergleich der Ergebnisse mit den experimentellen Daten und Ergebnissen aus bisherigen Dialysatoruntersuchungen.
• Auswertung und Darstellung der Messdaten

Literatur:

1. M. Dabaghi, N. Rochow, N. Saraei et al., Miniaturization of Artificial Lungs toward Portability, Adv. Mater. Technol., 2020
2. S. Geberth, R. Nowack, Praxis der Dialyse, 2011
3. H. Krüsemann 1, P. Töllner, E. Westphal, J. Hofrichter and H. Seitz, Design and 3D printing of miniaturized dialyzers for laboratory use, Additive Manufacturing Meets Medicine 2021 DOI: 10.18416/AMMM.2021.2109xxx

Kontakt: Dr. M . Brede