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Found 137 results.

Determinanten der Strassenverkehrsunfaelle

Auf aggregiertem Niveau werden die Determinanten der Verkehrsunfaelle in einem dreistufigen Modell untersucht. Zunaechst wird die Personenverkehrsnachfrage in Abhaengigkeit von ueber zwanzig relevanten Determinanten modelliert und geschaetzt. Bei gegebener Verkehrsnachfrage und gegebener Unfallwahrscheinlichkeit wird die Hoehe der Unfallschwere (geringer, grosser Sachschaden; geringer oder grosser Personenschaden sowie Todesfolge) modelliert und geschaetzt. Eine besondere Bedeutung im Rahmen dieser Untersuchung hat die Entwicklung spezifischer oekonometrischer Software, insbesondere zur Einbeziehung sehr allgemeiner stochastischer Komponenten.

Schadensverhuetung durch fruehzeitige Fehlererkennung

Mit Hilfe dynamischer Prozessmodelle werden technische Prozesse auf das Auftreten von Stoerungen ueberwacht, um schwerwiegende Schaeden an Anlage und Umwelt zu vermeiden. Die Untersuchungen werden mit Hilfe von Modellbildung und Erprobung an Pilotanlagen durchgefuehrt. Es kommen Verfahren der modernen Systemtheorie und Wahrscheinlichkeitstheorie zur Anwendung.

Entwicklung von Fuzzy-Set-Theorie-basierten Verfahren für die Anwendung in einem Bodeninformationssystem

Methoden der Fuzzy-Set-Theorie können in unterschiedlichen bodenkundlichen Teildisziplinen den üblicherweise angewendeten Methoden der Klassifikation, Behandlung von Datenunsicherheiten und Modellierung deutlich überlegen sein, da sie bei geringeren Informationsverlusten einen flexibleren Umgang mit Parameterunschärfen erlauben. Derzeit besteht ein wachsender Bedarf an der Entwicklung von Verfahren, welche künftig die während der Datenverarbeitung in Bodeninformationssystemen auftretenden Informationsverluste minimieren, die Klassifikationsgüte erhöhen und eine direkte Qualitätsbeurteilung von Karten ermöglichen. In enger Kooperation mit Geologischen Landesämtern ist daher die Erarbeitung entsprechender, auf der Fuzzy-Set-Theorie basierender Verfahren zur automatisierten Bodenklassifikation nach der deutschen Bodenkundlichen Kartieranleitung sowie für die differenzierte Bewertung von Bodenfunktionspotentialen vorgesehen. Um die Ergebnisse hinreichend abzusichern und ihre Interpretationsfähigkeit zu gewährleisten, soll insbesondere die Überprüfung der verwendeten Fuzzy-Parameter und Operatoren im Zentrum der Arbeiten stehen. Unter Nutzung der auch in den Geologischen Landesämtern angewendeten geographischen Informationssysteme zur Durchführung des Vorhabens soll eine mögliche praktische Umsetzung der Ergebnisse im Rahmen von Bodeninformationssystemen untersucht werden.

Stochastische Analysis von Sprungprozessen

Wir verbinden Methoden der Wahrscheinlichkeitstheorie mit Methoden der Analysis um Sprungprozesse zu analysieren. Insbesondere betrachten wir Coupling von Prozessen.

Neuorientierung kommunaler Abfallgebuehren

Entwicklung eines Mehr-Komponenten-Modelles, bei dem die Abfallgebuehren nach Wahrscheinlichkeits- und Wirklichkeitsmassstaeben unter Beruecksichtigung von Kostenverursachung und Lenkungsaspekten errechnet werden. Die Umsetzung erfolgte ueber ein unter Windows programmiertes EDV-Programm. Diese Software wird unter dem GeSiMo, Gebuehrensimulationsmodell eingesetzt. Zielgruppen sind Anwender aus den Bereichen Gebietskoerperschaften, Enstorgungsfiemen und aus der Forschung und Lehre.

CDO-Speedbrakes: Optimierte Continuous Descent Operations unter unsicheren Umwelt- und Missionsbedingungen

Das Projekt 'CDO Speedbrakes' zielt darauf ab, Piloten über die besten und zweitbesten CDO-Trajektorien (Continuous Descent Operation) zu informieren und abzuschätzen, um wie viel Kraftstoffverbrauch und Emissionen dadurch reduziert werden. Eine Sinkflugbahn wird sowohl räumlich als auch zeitlich von Unsicherheiten in der Berechnung von Störgrößen und Fehlern beeinflusst, die nur schlecht vorhersagbar sind. In diesem Projekt werden Modelle entwickelt, um diese unsicheren Störgrößen und ihre Auswirkungen auf die CDO-Trajektorienberechnung zu beschreiben. Solche Modelle ermöglichen eine genauere Flugbahnberechnung und vermeiden unerwünschte horizontale Flugsegmente, wie im Bild gezeigt wird. Jedoch sind solche horizontalen Flugsegmente im heutigen Luftfahrtbetrieb für den Sinkflug oft unvermeidlich. Außerdem werden die zweitbesten CDO-Trajektorien modelliert. Sie können als alternative Optionen für die Piloten angesehen werden. Diese alternativen Lösungen sollen sicher stellen, dass die Flugeffizienz zumindest teilweise verbessert wird, selbst wenn eine vollständige und optimale CDO-Flugbahn nicht durchgeführt werden kann oder vom Fluglotsen verweigert wird. Das Hauptziel des Projekts ist es, die entwickelten Sinkflugtrajektorien und der daraus folgenden Anweisungen für den Piloten, in ein im Cockpit verfügbares Instrument zu integrieren und zu visualisieren. Dafür sind zur Auswertung überdies Versuchsreihen in dem an der Professur verfügbaren A320-Flugsimulator vorgesehen.

05M2018 - MOReNet: Modellierung, Optimierung und Regelung von Netzwerken heterogener Energiesysteme mit volatiler erneuerbarer Energieerzeugung, Teilprojekt 4: Entwicklung mathematischer Methoden, die eine integrierte, effiziente und echtzeitfähige Optimalsteuerung erlauben

Die stetig wachsende dezentrale Energieerzeugung aus erneuerbaren Energien, evtl. sogar gekoppelt mit lokalen Energiespeichern, führt zu verkoppelten dynamischen Systemen, in denen um Größenordnungen mehr Komponenten gesteuert und optimiert werden müssen als dies traditionell der Fall ist. Dieser Paradigmenwechsel bedeutet, dass existierende Methoden für den Betrieb, sowie die Regelung und Steuerung, zunehmend an ihre Grenzen geraten. Ohne die Erarbeitung und den Einsatz neuer mathematischer Methoden der Optimierung und Optimalen Steuerung ist die Energiewende nicht zu bewerkstelligen. Im Rahmen von MOReNet werden daher neue mathematische Ansätze und algorithmische Lösungsverfahren für die Optimale Steuerung und die vorausschauende Regelung solcher Systeme entwickelt. Die Herausforderung besteht dabei in der Berücksichtigung folgender Aspekte: stark verkoppelte und durch diskrete Schaltvorgänge beinflussbare Netzstrukturen elektrischer Energieversorgungssysteme, inhärent nichtlineare Multi-Skalen- Dynamik und sicherheitsrelevante Beschränkungen sowie Volatilität und Stochastizität sowohl der erneuerbaren Einspeisung als auch des Verbrauchs von Haushalten und Industrie. Durch effiziente numerische Lösung geeigneter Optimalsteuerungsprobleme soll es ermöglicht werden, die unverzichtbaren Optimierungspotentiale verschiedener Speicher-, Verbrauchs- und Erzeugungsvorgänge für Netzbetreiber und Energieversorger nutzbar zu machen. Auf der mathematischen Ebene steht hierbei die Formulierung geeigneter gemischt-ganzzahliger Optimalsteuerungsprobleme und die Berücksichtigung stochastischer Unsicherheiten, die Entwicklung geeigneter echtzeitfähiger numerischer Lösungsverfahren, welche insbesondere via Dekomposition eine verteilte modellbasierte dezentrale Implementierung erlauben, sowie die Lösung des Zustandsrekonstruktionsproblems im Fokus. Das Teilprojekt KIT untersucht vorrangig Fragen der effizienten Implementierung und die Berücksichtigung stochastischer Unsicherheiten.

Weiterentwicklung des Analysewerkzeugs SUSA

Die in SUSA implementierten Methoden zielen in erster Linie darauf ab, denjenigen Wertebereich eines Rechenergebnisses genauer zu bestimmen, der einen hohen Anteil (z.B. = 95 %) der Ergebniswerte abdeckt, die aus den Wertekonstellationen der unsicheren Eingangsparameter resultieren können. Der Anteil kritischer Ergebniswerte (z.B. Überschreiten von Sicherheitskriterien, Kernschaden, Freisetzung von Radionukliden) kann mit diesen Methoden nicht bzw. nur mit einem extrem hohen Rechenaufwand ermittelt werden, sodass ihre Durchführung im Rahmen von Reaktorsicherheitsanalysen nicht mehr praktikabel ist. Das bedeutet, dass die mit einem kritischen Ergebnis verbundenen ungünstigen Parameterkonstellationen nicht festgelegt werden können. Insbesondere erhält man mit SUSA auch keine Angaben darüber, wo die Grenze zwischen günstigen und ungünstigen Parameterkonstellationen liegt. Mit solchen Angaben könnten in Abhängigkeit vom Anwendungsfall z.B. Indikatoren für den sicheren Betrieb von Kernkraftwerken oder weitere Kriterien für das Risikomanagement bei Unfallabläufen abgeleitet werden. Die neuen Methoden sollen plattformunabhängig implementiert werden und damit unter allen Umgebungen verfügbar und lauffähig sein. Da ihre Anwendung im Allgemeinen sehr rechenaufwändig sein wird, soll insbesondere ihr Einsatz auf überwiegend Unix/Linux-basierten Rechenclustern ermöglicht werden. Außerdem soll eine plattformunabhängige Version des SUSA-Hauptmoduls entwickelt werden, damit der Zugang zum vollen Funktionsumfang von SUSA unabhängig von der IT-Umgebung ermöglicht wird. Mit der Plattformunabhängigkeit des SUSA-Hauptmoduls wird auch die Voraussetzung dafür geschaffen, SUSA zusammen mit dem GRS-Analysewerkzeug MCDET (Monte Carlo Dynamic Event Tree) in einem einzigen Analysewerkzeug zu integrieren, das verschiedene Methoden für die Ermittlung des Einflusses von Unsicherheiten auf ein Rechenergebnis bereitstellt.

CEC - Klimaschonende Verbrennungstechnologie, Projekt 3D Untersuchung von Simulationsmethoden zur Berechnung von Schadstoffemissionenn

Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung und Simulation der Schadstoffbildung in modernen Gasturbinenbrennkammern, unter Berücksichtigung nieder- und mittelfrequenter thermoakustischer Brennkammerschwingungen. Zuerst soll eine Literaturstudie durchgeführt werden, um existierende Modelle anhand verfügbarer Publikationen zu bewerten. Die geeignetsten Ansätze werden als Prototypen getestet. Ausgewählte Modelle werden in OpenFOAM implementiert. Im zweiten Schritt wird das verifizierte Simulationssystem für turbulente Verbrennung mit Schadstoffbildung auf einen realistischen Testfall angewendet. Derzeit ist als Testfall der Prototyp einer Siemens-Brennkammer vorgesehen, für den detaillierte Untersuchungen am Hochdruckbrennkammer-Versuchsstand der DLR Köln durchgeführt worden sind. Die Durchführung dieser Rechnungen erfordert Zeit auf einem Parallelrechner, die Siemens am Rechenzentrum Jülich einkaufen wird. Der Schwerpunkt der Simulationen liegt auf den Kohlenmonoxid-Emissionen bei reduzierter Last, der Stickoxidemission bei Höchstlast (base load), sowie der Thermoakustik zwischen zwei bis vier Can-Brennkammern. Die Simulationsergebnisse sollen anschließend im Detail analysiert und untersucht werden, um die Ursachen von Vorhersagefehlern einzugrenzen und sie spezifischen Modellannahmen zuzuordnen. Im dritten Schritt werden sogenannte PDF Methoden, welche die Verbundwahrscheinlichkeits-Dichtefunktion (PDF) der Spezieskonzentrationen transportieren und durch chemische Reaktionen modifizieren untersucht. Sie erlauben eine bessere Modellierung der Verbrennung in Bereichen wo die Flameletannahme überstrapaziert wird. Hierzu wird die Methode der 'Stochastic Fields' implementiert. Die erforderlichen Reaktionsmechanismen sollen durch systematische Reduktion und Optimierung detaillierter Modelle gewonnen werden. Die Implementierung soll an einem technischen System der Firma Siemens verifiziert werden. Das vierte Arbeitspaket widmet sich der Dokumentation und Berichterstattung.

Tsunami Intensitätskarten

Tsunamis kommen nicht nur im Meer vor, sondern in seltenen Fällen auch in Schweizer Seen. Hier entstehen Tsunamis vor allem durch Bergstürze und Über- oder Unterwasserrutschungen, die oft, aber nicht zwingend durch ein Erdbeben ausgelöst werden. Hinweise auf historische und prähistorische Bergstürze und Rutschungen, die Flutwellen ausgelöst haben, wurden in den Sedimenten zahlreicher Schweizer Seen gefunden. Dabei handelt es sich um chaotisch durchmischte Ablagerungen, die sich von normalen Sedimenten unterscheiden. Dank der Möglichkeit, ihr Alter zu bestimmen, können sie im Nachhinein einem Ereignis zugeordnet werden. Bekannt sind mehrere solche Ereignisse (z.B. 563 n. Chr. am Genfersee (Welle 13 m in Genf) oder 1601 am Vierwaldstättersee (Welle 4 m in Luzern)). Das Forschungsprojekt sieht in einem multidisziplinären Ansatz (Limnogeologie, Seismologie, Geotechnik, Hydraulik Naturgefahren) vor, die Entwicklungsmechanismen und die Fortpflanzung von Tsunamiwellen auf Schweizer Seen zu erforschen. Einerseits sollen die erwarteten Wahrscheinlichkeiten für Tsunamis auf den Schweizer Seen abgeschätzt werden. Andererseits sollen die Wellenmodellierungen auf den Seen über das Ufer hinaus in das angrenzende Umland ergänzt werden. Das erwartete Ausmass der Überflutungen soll dabei in Intensitätskarten dargestellt werden, analog zu den Überflutungs-Intensitätskarten durch klassische Hochwasser. Diese Intensitätskarten sollen anschliessend den Kantonen zur Verfügung gestellt werden. Projektziele: Abschätzung der Wahrscheinlichkeit von Tsunamis und Erstellung von Tsunami-Überflutungs-Intensitätskarten für den Uferbereich von Schweizer Seen. Durch die Analyse von Seesedimenten können die früheren Tsunamis datiert und deren Frequenz und Wahrscheinlichkeit abgeschätzt werden. Für die Erarbeitung der Intensitätskarten werden Modellierung der Wellenentwicklung und -fortpflanzung auf dem See und der Überflutungsprozesse an Land durchgeführt. Die Kartierung der Intensitäten erfolgt aus den Modellresultaten nach bestehender Methodik analog zur Kartierung klassischer Hochwasser.

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