Topics for final theses

The aim is to develop an efficient methodology for precise thermal mapping by combining Kriging with fixed and mobile temperature measurements. 

- developing a spatio-temporal Kriging framework capable of matching asynchronous measurements from fixed temperature sensors and mobile thermal cameras in order to generate continuous and high-resolution temperature map
- initial application at the Bauhaus Energy Hub
- spatio-temporal visualisation of the temperature maps within a CAD-Model
- validating the resulting thermal maps by comparing them with simulation results

Supervisor: Mara Geske
Language: German or English
Target group: Bachelor- or Masterthesis

Stichworte: Die Luftgeschwindigkeit im Zwischenraum von Außenwand und Grünfassade VertiKKA (Standort Coudraystraße) ist experimentell zu untersuchen. Hierfür soll ein Messaufbau konzipiert und umgesetzt werden.

Betreuung: Theresa Paskert M.Sc., Dr. Hayder Alsaad

Bearbeitung: Deutsch oder Englisch

Zielgruppe: Bachelor, Studienarbeit/ Special project

Keywords: The air velocity in the space between the outer wall and the VertiKKA green façade (Coudraystraße) is to be investigated by experimental and numerical means. For this, a measurement setup shall be designed and implemented. For the numerical investigation, the environment shall be geometrically mapped. Subsequently, the flow shall be calculated using various models with the ANSYS Fluent software. To validate the models, a comparison of the numerical and experimental results shall be made, drawing conclusions on the fit of the calculation model.

Stichworte: Die Luftgeschwindigkeit im Zwischenraum von Außenwand und Grünfassade VertiKKA (Coudraystraße) ist experimentell und numerisch zu untersuchen. Hierfür soll ein Messaufbau konzipiert und umgesetzt werden. Für die numerische Untersuchung wird die Umgebung geometrisch abgebildet und die Strömung unter Verwendung verschiedener Modelle mit der Software ANSYS Fluent berechnet. Für die Validierung der Modelle werden numerische und experimentelle Ergebnisse verglichen und entsprechende Rückschlüsse gezogen.

Betreuung: Theresa Paskert M.Sc., Dr. Hayder Alsaad

Bearbeitung: Deutsch oder Englisch

Zielgruppe: Studienarbeit/ Special project, Master

Keywords: The microclimate in front of a green facade can be described by factors such as air temperature and relative humidity. However, these measurements are influenced by weather conditions, plant irrigation, and plant vitality. Already collected data from long-term monitoring shall be classified, correlated, and analyzed using machine learning.

Supervision: Theresa Paskert M.Sc., Dr. Hayder Alsaad

English or German

Zielgruppe: Special project (Studienarbeit), Master

This topic investigates the application of green facades to existing buildings. It should include:

1. Creating a 3D model of the existing building (e.g., from 3dm or DWG files) while ensuring valid thermal zones.
2. Automated identification and greening of suitable facade areas under defined conditions (e.g., coverage, orientation).
3. Definition of additional parameters such as constructions, setpoints, and air change rates.
4. Energy simulations comparing the impact of green facades on different building types.

Key learnings: Parametric modeling with Rhino/Grasshopper, fundamentals of energy modeling, and the seasonal impact of green facades on the building energy demand.

Languages: Deutsch, Englisch
Supervision: Maria Hartmann M.Sc., Dr. Hayder Alsaad
Target Audience: Bachelor theses, Master theses

The climate of Europe exhibits substantial variability across the decades at interannual and seasonal timescales, yet the mechanisms driving this variability are not always local atmospheric dynamics alone. A growing body of evidence suggests that remote ocean-atmosphere interactions, most notably the El Niño Southern oscillation (ENSO), exert a measurable influence on European temperature and humidity regimes through large scale teleconnection patterns. 

This thesis proposes a systematic, long-term analysis of outdoor thermal comfort variability over Europe, using ERA5 reanalysis dataset for its spatial coverage and high resolution. The work spans multiple timescales from seasonal diagnostics to interannual trend decomposition and will assess the statistical relationship between different ENSO phases and spatially resolved thermal stress indicators. This is an opportunity to conduct rigorous, interdisciplinary research at the interface of climate science and the built environment. 

Language: English
Target audience: Bachelor's or Master's students
Supervision: Dr. Jennyfer Karam, Dr.-Ing. Hayder Alsaad

Urban air pollution is caused by a variety of human activities, such as transportation, industries, agriculture, and construction, which lead to the release and spread of particulate matter in the urban environment, threatening air quality and population health. Hence, there is a need to identify and characterize the sources of such contamination, knowing the map of pollution spread, to enable the design and implementation of appropriate risk assessment and response strategies. However, several factors make the characterization of the source of an emission event a challenging task: the ill-posed nature of the inverse problem, the non-uniqueness of the solutions that can fit the available observation, the uncertainties of the observations, and the complexity of the physical dispersion mechanisms relating the source parameters to the observations. 

Main areas of work:

• Use a probabilistic approach that, unlike the deterministic one, characterizes a distribution of possible source parameter configurations.
• Use a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) algorithm for stochastic sampling to fully assess the possible combinations of source parameters, hence, quantifying their relative uncertainties.
• Use a high-resolution Lagrangian dispersion model such as GRAMM-GRAL to provide microscale wind computations as well as pollution concentration values in the presence of urban features with high complexity.
• Obtain robust estimates of the pollution emission parameters: the source location, the emission rate, and the emission duration.

Language: English
Target audience: Bachelor's or Master's students
Supervision: Dr. Jennyfer Karam

CFD simulation of airflow requires well validated models e.g. for turbulence generation. Using experimental data of mechanical ventilation, several turbulence models shall be validated. This requires modelling and simulation of the experimental setup and in-depth comparison of numerical and experimental results using scientific approaches.

Betreuung: Theresa Paskert M.Sc., Dr. Hayder Alsaad

Bearbeitung: Deutsch oder Englisch

Zielgruppe: Bachelorarbeit, Studienarbeit (Special project)

Im Rahmen der Arbeit soll die Visualisierung von Schallwellen mittels Schlierenspiegelverfahren untersucht werden. Ziel ist es, die Eignung des Verfahrens zur qualitativen und quantitativen Erfassung akustischer Parameter zu bewerten. Dazu sind die physikalischen Grundlagen der Schallausbreitung und der optischen Schlierenmesstechnik aufzuarbeiten sowie messbare akustische Größen zu identifizieren. Darüber hinaus sollen die messtechnischen Grenzen des Verfahrens hinsichtlich Auflösung, Nachweisgrenze, Unsicherheiten und Störeinflüssen analysiert werden. Abschließend ist das Potenzial des Schlierenspiegels für akustische Anwendungen kritisch zu bewerten.

Betreuer: Dr. Albert Vogel

Zielgruppe: Bachelor, Master

Ziel der Arbeit ist die Untersuchung der Schallübertragung in verkleinerten Modellprüfständen für Holzbauteile. Dabei soll analysiert werden, inwieweit die akustischen Eigenschaften realer Holzkonstruktionen durch maßstäbliche Modelle abgebildet werden können. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung, Anwendung und Bewertung von Modellgesetzen für den geometrischen Maßstab sowie auf der Frage, unter welchen Bedingungen eine Substitution des Werkstoffs Holz durch alternative Modellmaterialien zulässig ist.

Im Rahmen der Arbeit sind zunächst die physikalischen Grundlagen der Luft- und Körperschallübertragung in Holzkonstruktionen sowie bestehende Ansätze der Ähnlichkeitstheorie und Modellbildung aufzuarbeiten. Darauf aufbauend sind die für die Schallübertragung relevanten Größen zu identifizieren und hinsichtlich ihrer Skalierbarkeit zu untersuchen. Weiterhin sind geeignete Ersatzmaterialien zu bewerten und deren Einfluss auf die Aussagekraft akustischer Modellversuche kritisch einzuordnen.

Abschließend sollen die Anwendbarkeit und die Grenzen von Modellprüfständen im verkleinerten Maßstab für bauakustische Untersuchungen im Holzbau diskutiert und Empfehlungen für die Auslegung und Interpretation entsprechender Versuche abgeleitet werden.

Betreuer: Dr. Albert Vogel

Zielgruppe: Bachelor, Master

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung und Installation eines Messsetups zur Erfassung von Luftschall und Körperschallschwingungen an einem Miniatur-Wandprüfstand. Dazu sollen die messtechnischen Anforderungen des Prüfstands analysiert, geeignete Sensoren und Komponenten ausgewählt sowie ein abgestimmtes Messkonzept erarbeitet werden. Anschließend ist das System zu installieren, in Betrieb zu nehmen und anhand erster Testmessungen zu prüfen. Abschließend sind die Leistungsfähigkeit, Reproduzierbarkeit und Grenzen des Messsetups zu bewerten.

Betreuer: Dr. Albert Vogel

Zielgruppe: Master, Bachelor

Ziel der Arbeit ist die messtechnische Untersuchung und Bewertung des Schallschutzes in einem revitalisierten Bürogebäude. Hierzu sollen das Schalldämm-Maß von Innenwänden, der Normtrittschallpegel in Innenräumen sowie die Nachhallzeit in Büroräumen bestimmt und hinsichtlich der akustischen Qualität bewertet werden. Ergänzend sind die Vertraulichkeit der Raumnutzung zu beurteilen und mögliche Schallbrücken mit einer akustischen Kamera zu lokalisieren. Die Ergebnisse sollen zu einer ganzheitlichen Bewertung des Schallschutzes und möglicher Schwachstellen im Gebäude zusammengeführt werden.

Betreuer: Dr. Albert Vogel
Zielgruppe: Bachelor, ggf. erweiterbar zu Master

An einem vorhandenen akustischen Modelprüfstand sollen verschiedene Körperschallquellen installiert und der resultierende Schalldruckpegel gemessen werden. Weiterhin sollen Übertragungsfunktionen in der Modellstruktur ermittelt werden. Die Ergebnisse werden dann mit Prognosewerten verglichen.

Die Arbeit hat zum Ziel, Aussagen zur Anwendbarkeit und Genauigkeit der normativen Schalldruckpegelprognose im Modellmaßstab machen zu können.

Betreuer: Dr. Albert Vogel

Zielgruppe: Bachelor, Master

Aktuell bilden im Holz- und Holzleichtbau die Verbindungen, Stoßstellen und Verbindungsmittel zwischen den Bauelementen bei der schwingungstechnischen Modellierung und Simulation eine große Herausforderung.

In dieser Arbeit sollen verschiedene Verbindungsmittel (z.B. Schrauben, Nagelbleche, Stöße etc.) zum Einen gebaut und experimentelle Modalanalysen durchgeführt werden. Zum Anderen sollen die gewählten Verbindungen mit ANSYS modelliert und simuliert werden und mit den Messungen so abgeglichen werden, dass echte digitale Zwillinge der Verbindungen das Ergebnis dieser Arbeit sind.

(ANSYS-Kenntnisse sind erforderlich)

Betreuer: Dr. Albert Vogel

Zielgruppe: Bachelor, Master

Ziel der Arbeit ist die Untersuchung von Unsicherheiten bei der Schalldruckpegelprognose für Körperschallquellen in Gebäuden in Leichtbauweise. Dazu soll eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt werden, um den Einfluss wesentlicher Eingangsparameter, insbesondere der Körperschalleinleitung und Schallweiterleitung im Gebäude, systematisch zu bewerten. Die Auswertung der Ergebnisse erfolgt unter anderem mit IBM SPSS Statistics. Ziel ist es, maßgebliche Unsicherheitsquellen zu identifizieren und deren Einfluss auf die Prognosegenauigkeit abzuschätzen.

Betreuer: Dr. Albert Vogel
Zielgruppe: Bachelorarbeit; Masterarbeit

Ziel der Arbeit ist die Modellierung eines vorhandenen Miniatur-Akustik-Wandprüfstands in ANSYS sowie die Simulation seines Schwingverhaltens. Zusätzlich soll das Luftschallfeld im Prüfstand numerisch untersucht werden. Hierfür sind geeignete strukturmechanische und akustische Modelle zu entwickeln, umzusetzen und auszuwerten. Umfangreiche Vorkenntnisse in ANSYS sind zwingend erforderlich.

Betreuer: Dr. Albert Vogel

Zielgruppe: Master

Ziel der Arbeit ist die Untersuchung eines akustischen Messverfahrens zur Bestimmung kleiner Luftströmungsgeschwindigkeiten in Innenräumen. Grundlage ist die Messung von Schalllaufzeiten mit Mikrofonen, aus denen Strömungseinflüsse auf die Schallausbreitung abgeleitet werden sollen. Dabei sind ein geeigneter Messaufbau und Auswerteverfahren zu entwickeln und experimentell zu prüfen. Zusätzlich sollen die Messgrenzen des Systems bestimmt und Möglichkeiten zur Optimierung von Aufbau, Sensorik und Signalverarbeitung untersucht werden.

(äußerst anspruchsvoll und umfangreiche Einarbeitung erforderlich, Matlab-Kenntnisse erforderlich)

Betreuer: Dr. Albert Vogel

Zielgruppe: Master