Themen für Abschlussarbeiten

Nachfolgend sind Themenvorschläge für studentische Arbeiten gelistet. Je nach Umfang und Bearbeitungstiefe werden die Themen als Studien-, Bachelor- oder Masterarbeit vergeben. Bei Interesse bitte beim jeweiligen Betreuer melden. 

Die Themen für Abschlussarbeiten wurden am 3. Februar 2021 zur Projektbörse Bauphysik vorgestellt. Die Folien zur Projektbörse, auf denen die einzelnen Themen vorgestellt werden, sind hier zu finden.

Energie

Energieeffizienz – in kommunalen Planungsprozessen
Hilfe für kleinere Kommunen im ländlichen Raum angestrebt! Wir sind dabei nachhaltige Siedlungsent-wicklungen durch die Implementierung von Analyse- und Prognosedaten zur Energieanwendung und –erzeugung in kommunale Planungsprozesse zu unterstützen.

  • Erstellen einer Methodik zur Integration von notwendigen energetischen Daten in kommunale Planungsprozesse und interkommunale Kooperationen
  • Bewertung der erzielbaren Ergebnisse in (stadt)planerischer, energetischer, ökologischer und wirtschaftlicher Hinsicht
  • Erproben der entwickelten Methodik in einer Modellkommune

Zielgruppe: Master, Studienarbeit (Urbanistik)
Betreuer: Dipl.-Ing. Gerd Kiesel

Energie

Klimaplanung auf Quartiersebene – Energieeffizient planen lernen!
Die EU will bis 2050 klimaneutral werden. Ein ganz großer Teil des CO2-Verbrauchs lässt sich dabei bei unseren Gebäuden einsparen. Die energetische Quartiers- und Stadtplanung nimmt dabei eine Schlüsselrolle ein. Wir sind gerade dabei, deren Grundlagen zu untersuchen, sie weiterzuentwickeln und in der Lehre zu etablieren.  Ziel der Arbeit ist es, Empfehlungen für die didaktische Umsetzung an der Bauhaus-Universität zu erarbeiten. Dazu sollen Kurse zur praktischen Umsetzung in Curricula an deutschsprachigen Hochschulen recherchiert werden. Die Ergebnisse sollen u.a. hinsichtlich eingesetzter Tools, Zielgruppe, Inhalte und Zeitrahmen strukturiert und aufgearbeitet werden.

Zielgruppe: Bachelor, Studienarbeit
Betreuer: Dipl.-Ing. Uwe Cämmerer-Seibel

Energie
Klimaneutraler Campus – Energieeffizient lehren und studieren
Sei Wegbereiter des neuen “Europäischen Bauhauses” und arbeite mit an der Klimaneutralität des Uni-Campus! Im Rahmen eines Forschungsprojektes sind wir dabei, alle Campus-Gebäude bzgl. ihrer Energieeffizienz zu untersuchen, dazu benötigen wir genaue Modelle und Daten sowie gute Ideen zur Umsetzung.

Ziel dieser Arbeit ist es, nach grundlegenden Überlegungen und Recherche zum Zustand der Campus-Gebäude ausgewählte Gebäude in unterschiedlichen Detailgraden zu simulieren. Die Ergebnisse sollen hinsichtlich Nutzen und Aufwand sowie ihrer Genauigkeit analysiert werden. Die anschließende Diskussion soll eine Empfehlung enthalten, den Campus bis 2050 klimaneutral zu gestalten.

Zielgruppe: Bachelor, Master
Betreuerin: Mara Geske M.Eng.

Energie
Klimaneutraler Campus – womit fangen wir an?
Sei Wegbereiter des neuen “Europäischen Bauhauses” und arbeite mit an der Klimaneutralität des Uni-Campus! Wir sind dabei, uns Sanierungsoptionen für die Campus-Gebäude zu überlegen. Diese wollen wir vergleichen und bewerten, um möglichst schnell und effektiv CO2 einsparen zu können.
Die Hauptaufgabe dieser Arbeit ist die Erstellung und der Vergleich von wirkungsvollen Sanierungsvarianten für den Uni-Campus. Hierbei soll das bestehende Campusmodell eingebunden werden. Die entwickelten Varianten sollen anhand zwei ausgewählten Campusgebäude erprobt werden. Anschließend soll eine Empfehlung ausgesprochen werden, wie es möglich ist den Campus bis 2050 klimaneutral zu gestalten.

Zielgruppe: Bachelor, Master
Betreuerin: Mara Geske M.Eng.

Raumklima
Entwicklung eines Diffusors für die personalisierte Lüftung mittels 3D-Drucker, Labormessungen und Schlieren-Visualisierung
Mit der "personalisierten Lüftung" (PL) kann Frischluft direkt in die Atemzone von Personen transportiert werden. Ein Vorteil ist, dass dadurch nicht mehr das ganze Raumvolumen, sondern nur noch lokal konditioniert werden muss. Das Ziel der Aufgabe ist ein Diffusor für PL zu entwickeln. Der Diffusor soll mit einer 3D-Software modelliert und anschließend mithilfe eines 3D-Druckers hergestellt werden. Abschließend ist der Diffusor bzw. die aus ihm austretende Luftströmung mittels Messungen und Visualisierung zu bewerten.

Zielgruppe: Bachelor- / Masterarbeit
Betreuer: Dr.-Ing. Hayder Alsaad, Assoc. AIA

Raumklima
Optimierung der Geometrie eines Diffusors für personalisierte Lüftung mit Hilfe von Strömungssimulationen mit ANSYS Fluent
Personalisierte Lüftung (PL) ist eine Lüftungsstrategie, bei der jedem Benutzer separat Frischluft zugeführt wird. Die Aufgabe ist es, die Geometrie des PL-Diffusors mittels 3D-Modellierung mit Rhinoceros und Grasshopper parametrisch zu entwickeln und zu optimieren. Die erstellten Geometrien sind mittels Strömungssimulation mit ANSY Fluent unter verschiedenen Volumenströme zu prüfen und auszuwerten.

Zielgruppe: Master
Betreuer: Dr.-Ing. Hayder Alsaad, Assoc. AIA

Schlierenverfahren
Development and validation of an algorithm to analyze schlieren images
This project is part of a research group . The main task of the projekt is to develop and validate an algorithm which can analyze schlieren images quantitatively. Schlieren image is a 2D image with 3D data. The 3D data are integrated along Z-axis (distance between the camera and test object). In this case the aim is to extract these 3D data from 2D images (2D data). For validation purpose, the schlieren images of natural convection of heated bodies with known geometries (e.g. block, cylinder) or thermal manikin will be used. The temperature (using NTC sensors) and velocity (using anemometers) of the convection should be measured during schlieren measurements. These measurements will be used to validate the quantitative results of the algorithm. Furthermore, the convection should be simulated using Computational Fluid Dynamics (CFD). Then after, the results of CFD will be compared with the results of newly developed algorithm. 

Zielgruppe: Master, Abschluss- / Studienarbeit
Betreuer: Amayu Wakoya Gena M.Sc.

Background Oriented Schlieren (BOS)
Automatisierung von Preprocessing, Evaluation und Postprocessing der BOS-Aufnahmen
Diese Arbeit ist Teil eines Forschungsprojekts. Mit Hilfe der Background Oriented Schlieren (BOS) Technik können Dichtegradienten in transparenten Medien visualisiert werden. Hierzu werden lediglich ein strukturierter Hintergrund, vor dem sich der Gradient befindet, sowie eine Kamera, die das Messfeld aufzeichnet, benötigt. Um die Strömung abzubilden, wird eine Aufnahme des Gradienten mit einem Referenzbild des ungestörten Hintergrundes verglichen. Zur Auswertung der Dichtegradienten werden Kreuzkorrelationsalgorithmen (PIVview2C) genutzt. Ziel der Arbeit ist es, einen Code zu entwickeln, der die Aufnahmen des BOS den Anforderungen von PIVview2C entsprechend vorverarbeitet (Preprocessing), im Stapelmodus auswertet (Evaluation) und die Auswertungen zur weiteren Verwendung nach klar definierten Bedingungen nachbearbeitet (Postprocessing).

Zielgruppe: Abschluss-, Studien-, oder Projektarbeit
Betreuerin: Lia Becher M.Sc. 

Background Oriented Schlieren (BOS) 
Stereoskopische Untersuchungen von konvektiven Raumluftströmungen mit Hilfe des BOS-Technik 
Diese Arbeit ist Teil eines Forschungsprojekts. Mit Hilfe der Background Oriented Schlieren (BOS) Technik können Dichtegradienten in transparenten Medien visualisiert werden. Hierzu werden lediglich ein strukturierter Hintergrund, vor dem sich der Gradient befindet, sowie eine Kamera, die das Messfeld aufzeichnet, benötigt. Um die Strömung abzubilden, wird eine Aufnahme des Gradienten mit einem Referenzbild des ungestörten Hintergrundes verglichen. Werden zwei Kameras genutzt so ist es möglich, das Strömungsfeld stereoskopisch zu erfassen. Ziel der Arbeit ist es zu ermitteln, mit welcher Genauigkeit und in welchem Umfang quantitative Daten aus den stereoskopischen Auswertungen extrahiert werden können. Um die Auswertungen zu validieren, sollen Vergleichsmessungen mit Geschwindigkeits- und Temperatursensoren durchgeführt werden.

Zielgruppe: Master, Abschluss- / Studienarbeit
Betreuerin: Lia Becher M.Sc. 

Akustik / Raumklima
Analyse der Swept-Sine-Signale zur Messung von Impulsantworten in der Raumakustik
Im Rahmen des Forschungsprojektes "Messung des Raumklimas durch Schallfeldanalyse" ist die Messung der Raumimpulsantwort eine der zentralen Aufgaben. Es ist daher sinnvoll, die Impulsantwort möglichst genau zu berechnen. Für die Messung der Impulsantworten wurde bisher die Methode des Maximum Length Sequence (MLS)-Signals verwendet. Eine alternative Methode ist die Swept-Sine-Messung, bei der ein Anregungssignal mit Sinusform verwendet wird, dessen Frequenz exponentiell mit der Zeit ansteigt. Die Auswahl einer dieser Methoden ist vor allem von den Bedingungen der Messung abhängig. Dabei befasst sich diese Studie mit der ausführlichen Beschreibung aller erforderlichen Schritte für die Verwendung der Swept-Sine-Technik, insbesondere:

  • Beschreibung der Haupteigenschaften dieses Anregungssignals
  • Untersuchung der Auswirkungen der Designparameter der Swept-Sine-Signale
  • Untersuchung der Entfaltungsmethode zur Bestimmung des IR
  • Durchführung der erforderlichen Vergleichsmessungen in jedem Schritt

Zielgruppe: Master, Abschluss- / Studienarbeit
Betreuerin: Najmeh Dokhanchi M.Sc.

Akustik / Raumklima
Modellierung der Schallbeugung in der geometrischen Akustik
Im Rahmen des Forschungsprojektes "Messung des Raumklimas durch Schallfeldanalyse" steht die Simulation der Raumimpulsantwort im Vordergrund.  Für die Erstellung einer Impulsantwort sollen die gültigen Ausbreitungswege zwischen einer Quelle und einem Empfänger ermittelt werden. Diese Wege können den Direktschall, ein oder mehrere Vorkommen von Spiegelreflexion und nicht-spekulare Streuung oder Beugung beinhalten. Beugung wird wichtig, wenn sich zwischen Quelle und Empfänger in einem Raum Hindernisse wie Möbel und Geräte befinden. Die Streuung an den Kanten dieser endlichen Oberflächen bewirkt Ungenauigkeiten bei der Berechnung der Raumimpulsantworten. Für die akustische Simulation eines belegten Raumes sollten daher neben der Spiegelreflexion auch die durch Hindernisse verursachten Beugungseffekte im Simulationsmodell berücksichtigt werden. Die Aufgabe besteht darin, die Schallbeugung für einen beispielhaften rechteckigen Raum, der mit einigen bekannten einfachen Objekten belegt ist, mit Hilfe geometrischer Akustikverfahren zu simulieren. Dabei sollen folgende Aufgaben erfüllt werden:

  • Formulierung der Methode der Beugung im Rahmen der geometrischen Akustikverfahren
  • Simulation der Schallbeugungsimpulsantwort im Zeitbereich
  • Validierung der Ergebnisse der akustischen Modellierung durch Vergleich der aus den gemessenen und simulierten Impulsantworten ermittelten Parameter

Zielgruppe: Master, Abschluss- / Studienarbeit
Betreuerin: Najmeh Dokhanchi M.Sc.

Akustik

Planung und Konstruktion einer akustischen Empfangsplatte aus UHPC
Es soll eine akustische Empfangsplatte geplant und hergestellt werden. Die Heraus-forderung besteht darin, eine möglichst dünne (20 bis 30 mm) aber ausreichend steife Platte in Sichtbetonbauweise herzu-stellen, deren Masse ca. 200 bis 250 kg beträgt und die einen hohen Schwingungs-widerstand aufweist.
Im ersten Teil der Arbeit werden akustische Parameter (Eigenmoden und Schwingungs-widerstand der Platte) sowie die Material-eigenschaften des armierten UHPC optimiert und festgelegt. Im zweiten Teil der Arbeit sind Material-prüfungen des verwendeten Betons durch-zuführen. Im Anschluss daran wird die Platte hergestellt.

Zielgruppe: Master (Bauingenieurwesen)
Betreuer: Dr.-Ing. Albert Vogel

Akustik

Visualisierung von Schallwellen in Luft mit BOS oder LDV
Luftschallwellen sind periodische Druck-schwankungen, die sich in Luft ausbreiten. Dabei verändert sich der Brechungsindex der Luft im Bereich der Druckmaxima und –minima. Der Brechungsindex kann mit Hilfe von optischen Messverfahren zur Visuali-sierung von Schallwellen ausgenutzt werden: Background-Oriented Schlieren (BOS) und Laser-Doppler-Vibrometrie (LDV).
In diesen Arbeiten soll herausgefunden werden, welche Messgrenzen sich bei der Schallwellenvisualisierung unter Verwendung von BOS / LDV ergeben.

Zielgruppe: Bachelor, Master (Bauingenieurwesen)
Betreuer: Dr.-Ing. Albert Vogel

Akustik

Rechenmodell zur Abschätzung der Unsicherheiten für die Schalldruckpegelprognose für Körperschallquellen
Energiesparendes Bauen erfordert häufig den Einbau zusätzlicher haustechnischer Anlagen, wie z.B. Wärmetauscher und -pumpen. Diese können Vibrationen verursachen, die sich in der Gebäudestruktur ausbreiten und in Räumen als störender Schall wahrgenommen werden.
Zur Berechnung dieser Schalleinwirkung wird ein Prognoseverfahren verwendet, dass es in dieser Arbeit zu untersuchen gilt. Der Schwerpunkt dabei ist die Sensitivitätsanalyse (Fehlerfortpflanzung, Montecarlo-Simulation) für den Einfluss maßgeblicher Quell- und Bauwerksparamter, wie z.B. Schalldämm-Maß oder Schwingschnelle.

Zielgruppe: Bachelor, Master (Bauingenieurwesen)
Betreuer: Dr.-Ing. Albert Vogel

Gebäudetechnik
Erarbeitung eines Automationskonzepts für ein innovatives Klimalabor aus technisch und wirtschaftlicher Sichtweise
Die Labor- und Versuchseinrichtungen der Professur Bauphysik sollen um ein innovatives Klimalabor erweitert werden. Hierfür soll im Zuge der Abschlussarbeit das Automationskonzept entwickelt werden.
Die wesentlichen Bearbeitungspunkte sind Folgende:

  • Kurze Darstellung des Standes der Technik (Umsetzungsmöglichkeiten der Managementebene, Automationsebene, Feldebene, Bausysteme und -Protokolle).
  • Vergleich der Möglichkeiten zur Automation des Klimalabors (technisch, wirtschaftlich).
  • Herausarbeitung der Potentiale und Grenzen der verschiedenen Lösungen und Erstellung einer Matrix
  • Identifizieren der Vorzugslösung, Auslegung und Spezifikation der Hauptkomponenten.

Der Einbezug neuer innovativer Ansätze ist ausdrücklich erwünscht!

Zielgruppe: Bachelor, Abschlussarbeit
Betreuer: Thomas Möller M.Sc.

Vorab ein paar allgemeine Hinweise zur Bearbeitung von Abschlussarbeiten:
Hinweise zu Bachelor- und Masterbearbeitung.pdf