Practical trainings, student assistants and theses

Test of the HZDR baseline model in OpenFOAM

Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant

Bubbly flows are commonly encountered in process and power industry. CFD has becoming a popular tool for studying such kind of flow configurations. The department of Computational Fluid Dynamics at HZDR has yearlong experience in modelling and simulation of bubbly flow. Need of closures as well as their insufficiency is a known issue in the Eulerian modelling of multiphase flow. To avoid uncertainties and inconvenience brought by arbitrary adjustment of models or model constants, a baseline model with a unified set of closures has been recently proposed for further development and evaluation of the models. It has been tested for a broad range of flow configurations flows in the commercial CFD code ANSYS CFX. With consideration of the recent achievements in OpenFOAM, it is intended to extend the validation in OpenFOAM.

Main tasks:
• Create a database and an overview of the test cases
• Prepare and run the test cases in OpenFOAM
• Analyse simulation results
• Extend the database by finding new suitable cases in the literature

Department: Computational Fluid Dynamics

Contact: Dr. Liao, Yixiang

Requirements

• Basic knowledge of fluid dynamics, numerical algorithm and CFD
• Systematic way of working
• Good C++ and other programming skills
• Good English in writing and reading
• Experience with OpenFOAM is an advantage

Conditions

• Duration: 4-6 months
• Begin: from now on

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Ehemaligen-Betreuung und Technologiemarketing

Student Assistant

• Kommunikation und Interaktion mit Ehemaligen (Alumni)
• Unterstützung beim Veranstaltungsmanagement
• Unterstützung im Technologiemarketing
• Verfassen von Beiträgen für die sozialen Medien
• Fachliche Recherchen
• Datenbankerstellung und -Pflege
• Weitere administrative Tätigkeiten

Department: Technology Transfer & Legal Affairs

Contact: Obermeyer, Caroline, Dr. Wolf, Björn

Requirements

• Studium in einem Kommunikations-, Wirtschafts- oder Geisteswissenschaftlichen Studiengang. Wünschenswert ist ein guter Notendurchschnitt.
• Ausgeprägte Serviceorientierung
• Versierter Umgang mit MS-Office und Social-Media
• Erfahrung mit Content Management Systemen und Datenbanken (wünschenswert)
• Ausgezeichnete Kommunikationsfähigkeiten in Wort und Schrift
• Selbständige und strukturierte Arbeitsweise
• Teamfähigkeit
• Fließende Englischkenntnisse

Schreiben, recherchieren konzeptionieren liegt Ihnen. Sie sind kreativ und bringen gerne neue Ideen ein. Zuverlässigkeit, Selbständigkeit und strukturiertes Arbeiten zeichnen Ihre Persönlichkeit aus. Sie können sich in neue Aufgabenstellungen schnell einarbeiten und bringen sich gern in ein motiviertes Team ein. Dann freuen wir uns darauf, Sie kennenzulernen!

Conditions

Wir bieten Ihnen spannende und herausfordernde Aufgaben, ein kollegiales und internationales Arbeitsumfeld, tatkräftige Unterstützung bei der Umsetzung Ihrer Aufgaben sowie Entscheidungsspielraum und Verantwortung. Verschiedene Themen für wissenschaftliche Arbeiten stehen zur Verfügung. Der Arbeitsort ist Dresden-Rossendorf.

Bitte geben Sie bei Ihrer Bewerbung den frühestmöglichen Beginn Ihrer Tätigkeit an.
Bewerbungsschluss ist der 28.2.2018.

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Equation of state and reflectivity of water at megabar pressures

Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant / compulsory internship / volunteer internship

Foto: DFT-MD water ©Copyright: Jan VorbergerWater shows a phase diagram rich in features, especially under high pressures. A superionic phase of water was predicted, consisting of a lattice of oxygen atoms and a fluid of freely moving protons. Such states of matter are expected to occur in the interior of planets.
For planned experiments on water under high pressure, theoretical data for the equation of state, reflectivity and atomic structure are needed. These need to be obtained using density functional molecular dynamics simulations.

Tasks include:
• learning to operate a modern density functional molecular dynamics code (DFT-MD)
• performing DFT-MD calculations to obtain the equation of state, optical properties and structure of water
• analysis of the results and comparison with experimental results in close collaboration with the experimental team from HZDR

Department: High Energy Density

Contact: Vorberger, Jan

Requirements

• interest in theoretical physics, in particular computer simulations of fluids and solids
• student of physics, mathematics, chemistry, or computer science
• computer background (linux, programming languages)

Conditions

• begin: anytime
• expense allowance
• good mentoring

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X-ray absorption near edge spectroscopy (XANES) in warm dense matter

Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant / compulsory internship / volunteer internship

Foto: DFT-MD and XANES ©Copyright: Jan VorbergerThe absorption of x-rays in matter is characteristic for the electronic structure of the sample, but contains information about the ionic structure as well, in particular near the K or L absorption edges. This is very interesting and useful for the investigation of new states of matter under high pressure or at the solid-fluid phase boundary. We have experiments planned to utilize XANES on copper and other metals in which the absorption in the sample is measured during laser irradiation. For this scenario, theoretical predictions from first principles for the x-ray absorption are needed.

Tasks:
• learning to operate a modern density functional theory code (DFT)
• performing DFT calculations of the electronic and ionic structure, and of XANES spectra
• analysis of the results, close collaboration with the experiment, comparison with experimental results

Department: High Energy Density

Contact: Vorberger, Jan

Requirements

• interest in theoretical physics, in particular computer simulations of fluids and solids
• student of physics, mathematics, chemistry, or computer science
• computer background (linux, programming languages

Conditions

• begin: anytime
• expense allowance
• good mentoring

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Simulation of liquid metal batteries

Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant / Holiday job / compulsory internship / volunteer internship

Foto: EVF lateral ©Copyright: Dr. Norbert WeberLiquid metal batteries (LMBs) consist of a stable density stratification of two liquid metals, separated by a liquid salt electrolyte. They are a strong candidate for stationary energy storage in the electric grid. In order to build large cells, fluid dynamics in LMBs must be known. In frame of a project work or a master thesis, an already available solver has to be validated. Depending on the background of the candidate, an easy or challenging topic can be defined.

Please write me directly an email instead of using the online application. Please provide a letter of motivation, a CV as well as a transcript of records and a copy of your latest certificate (e.g. bachelor).

Department: Magnetohydrodynamics

Contact: Dr. Weber, Norbert

Requirements

• studies of engineering, informatics, mathematics, physics or similar
• helpful: knowledge of C++, Linux, simulations (FVM)
• a serious application (sending only your CV is not serious)

Conditions

• good supervision
• remuneration
• nice colleagues

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Analyse lokaler Produktkonzentrationen einer Gas-Flüssigreaktion in Abhängigkeit verschiedener hydrodynamischer Bedingungen

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / compulsory internship

Chemische gas-flüssig Reaktionen werden industriell bevorzugt in Blasensäulenreaktoren durchgeführt. Diese besitzten gute Eigenschaften in Bezug auf Wärme- und Stofftransport und einen vergleichsweise einfachen Aufbau. Der Umsatz und die Selektivität von gas-flüssig Reaktionen ist maßgeblich durch hydrodynamische Bedingungen, wie beispielsweise Gasgehalt, Blasengröße und Blasengrößenverteilung charakterisiert. Innerhalb einer studentischen Arbeit sind experimentelle Untersuchungen an einem definierten gas-flüssig-Reaktionssystem durchzuführen und die Konzentration der Produktspezies in Abhängigkeit verschiedener hydrodynamischer Parameter mittels UV/VIS Spektroskopie zu ermitteln. Der Fokus der Arbeit liegt in der Durchführung der Laborversuche und anschließender Auswertung der Messergebnisse.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Kipping, Ragna

Requirements

- Studium des Chemie-Ingenieurwesen, Verfahrenstechnik, oder ähnlichen Ingenieurstudiengängen
- Engagement, Fleiß und Freude am experimentellen Arbeiten

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Optimisation of molybdenum solvent extraction with Cyanex 272

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses

Foto: Bei der Solventextraktion werden Metallionen in ein mit Wasser nicht mischbares, organisches Lösungsmittel überführt. Das organische Lösungsmittel enthält gelöste Substanzen, die eine starke Verbindung mit den Metallionen eingehen können.Foto: HZDR/ Detlev Müller ©Copyright: HZDR/ Detlev MüllerThe r4 project "Theisenschlamm" deals with the processing of a production residue of the former copper shale processing in the Mansfeld region (Germany). In addition to larger amounts of zinc and lead, this material also contains small concentrations of e.g. molybdenum. The first step of the hydrometallurgical processing is leaching of the Theisenschlamm. Recovery and enrichment of molybdenum from the leaching solution is achieved by solvent extraction. Due to its selectivity the extractant Cyanex 272 is particularly suitable for molybdenum.
In order to further characterize and optimize this extraction system, the influence of the extracting agent (0.05 - 0.5 mol/L) and molybdenum concentration (0.1 - 2 g/L) as well as the influence of the pH-value (0 < pH < 2.5) on the extraction of molybdenum are to be determined by constructing the respective extraction isotherms. Furthermore, extraction isotherms for scrubbing (selective removal of co-extracted elements from the organic phase) of e.g. iron and zinc with sulphuric acid as well as stripping (back-extraction into an aqueous phase) of molybdenum with ammonium hydroxide or ammonium carbonate are to be determined. The data for construction of the isotherms is obtained by mixing the organic and aqueous phases at different phase ratios in the range of 1:10 to 10:1 until the chemical equilibrium is reached. The experiments will be carried out in 15 or 50 mL tubes.

Department: Metallurgy and Recycling

Contact: Helbig, Toni, Prof. Dr. Scharf, Christiane

Requirements

- Study programme in the fields of process engineering, industrial chemistry, metallurgy or similar courses of studies
- Basic knowledge about metallurgical processes, especially solvent extraction, is favourable
- Basic knowledge in conducting experimental investigations in laboratories as well as the scientific interpretation
- Ability to work independently

Conditions

- Start: April 1st, 2018
- Place of work: Freiberg
- Paid according to HZDR guidelines

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Fluid inclusions in quartz and sphalerite of polymetallic-sulfide ores of the Gorevskoe Pb-Zn world-class deposit, Russia

Master theses / Diploma theses / compulsory internship / volunteer internship

Foto: Open pit Gorevskoe ©Copyright: unknownFluid inclusions are small volumes of paleofluids trapped in minerals which provide indispensable information about geological processes, occurred during crystalizing. These inclusions are trapped gases, liquids or crystals.
In 2014 the world production of Zn and Pb was 13.3 Mt and 5.46 Mt, respectively. Sulfidic Pb-Zn deposits are one of the most important sources for Pb, Zn. Furthermore, minor elements associated with these ore-types such as Cu, Ag, Au, Cd, In, Sn, Sb, Be, Se and Te are often exploited as by-product. For example, these deposits contribute 31.7 % of the world’s Ag production. The biggest producing Pb-Zn deposit in Russia at present time, Gorevskoe is located on the south bank of the Angara River, 250 km north of Krasnoyarsk. The deposit is rated among the 5 largest producers of Pb- and Zn- concentrates in the world with an actual production of 2.5 Mt per year. The ore bodies are hosted by mainly clastic and subordinate carbonate rocks of the Central Angara terrane. Major ore mineral are Galena, Sphalerite and pyrrhotite, with minor pyrite, marcasite, boulangerite-bournonite, jamesonite and arsenopyrite.

The study of fluid inclusions in minerals reveal geologically important information such as temperature, pressure, salinity, density and depth of trapping; and thereby providing direct information about the conditions at which given minerals and rocks are formed.

The aim of this theses is to obtain a wealth of information on the geofluids that influenced the petrogenesis of rocks. Studying fluid inclusions in quartz and sphalerite provides important information of temperature, pressure, density, salinity and composition of fluids. This parameters together with detailed textural and mineralogical analyses will help to develop a consistent genetic model of the deposit.
For this reason following analytical technics are going to be used:
• Optical microscopy (@TU BAF)
• Cathodoluminescence microscopy (@TU BAF)
• Fluid inclusion petrography and microthermometry (@TU BAF)
• Raman spectroscopy (@HZDR)

The project will be performed in close collaboration with TU Bergakademie Freiberg, the oldest existing mining university in the world and Helmholtz-Institute Freiberg for Resource Technology (HIF) at Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf.

Department: Analytics

Contact: Dr. Renno, Axel

Requirements

• You study geosciences, mineralogy.
• You are interested in mineralogical and analytical problems
• You are interested in modern analytical techniques
• You show initiative and good teamwork skills

Conditions

start: immediately
workplace: Freiberg

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Synthese und Analytik von neuartigen Chelatoren für die Komplexierung von schweren Erdalkalimetallen zur radiopharmazeutischen Anwendung

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / compulsory internship

Foto: Calix[4]aren-Krone-6 ©Copyright: David BauerIn unserer Gesellschaft erlangen Krebs- und Tumorerkrankungen immer mehr an Bedeutung und gehören zu den häufigsten Todesursachen. Die stetige Forschung an neuen und innovativen Behandlungsstrategien sowie die Optimierung bestehender Therapiekonzepte sind daher unabdingbar. Radionuklide, welche α-Teilchen emittieren, sind von hohem Interesse für die nuklearmedizinische Therapie. Insbesondere Radium-223 und Radium-224 besitzen hervorragende kernphysikalische Eigenschaften, um DNA-Doppelstrangbrüche zu induzieren, beispielsweise einen hohen linearen Energietransfer, eine kleine mittlere Weglänge und eine hohe Ionisationsdichte.

Das Ziel unserer Arbeit ist das Synthetisieren und Charakterisieren neuer Chelatoren basierend auf der Substanzklasse der Calix[4]arene. Calixarene sind kelchartige Strukturen, welche für das Einlagern von Ionen sowie neutralen Molekülen bekannt sind. Durch Modifikationen des Grundgerüstes versuchen wir, die Affinität zum Radium zu optimieren.

Der zweite Aspekt unseres Projektes ist die Radiomarkierung dieser Chelatoren sowie die Analytik der Komplexe mittels radiochemischer Methoden (radio-HPLC, radio-ITLC, Extraktionsstudien).

Im Rahmen deiner Praktikums- oder Abschlussarbeit in unserer Arbeitsgruppe übernimmst du einen eigenen, kleinen Aufgabenbereich, in welchem du deine Initiative und Kreativität einbringen kannst. Wir bieten dir persönliche und intensive Betreuung und du unterstützt uns dabei, unsere gemeinsam gesetzten Ziele zu erreichen.

Wir freuen uns auf deine Bewerbung!

Institute: Institute of Radiopharmaceutical Cancer Research

Contact: Bauer, David, Reissig, Falco

Requirements

• Studium der Chemie oder eines artverwandten Studiengangs
• Interesse am wissenschaftlichen Arbeiten
• Grundkenntnisse der organischen und analytischen Chemie
• Eigeninitiative und Fähigkeit zur Teamarbeit

Conditions

• Beginn: ab sofort möglich
• Praktikumsdauer: ab 12 Wochen

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Liquid mixing and mass transfer measurements in a pilot scale bubble column reactor with internals

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / compulsory internship

Foto: Experimenteller Aufbau der Blasensäule mit Einbauten und zwei Gittersensoren ©Copyright: Dr. Markus SchubertBubble column reactors are apparatuses of choice regarding multiphase flows/reactions in the chemical process industry. Processes like the Fischer-Tropsch-synthesis are typically carried out in a bubble column reactor. Since most of the reactions are of exothermic nature, the produced heat has to be sufficiently removed to guarantee a stable reactor operation. Therefore, longitudinal flow heat exchanging tubes, which alter the flow behavior of the phases and cover a large portion of the reactor’s cross sectional area, are inserted into the bubble column reactor. For a secure construction of a bubble column with an internal tube bundle heat exchanger, its influence on hydrodynamic, mass transfer and liquid mixing needs to be investigated.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Möller, Felix

Requirements

• Student of Process or Chemical Engineering, Technical Chemistry or comparable fields of study
• Enthusiasm in experimental work
• Knowledge in plant commissioning and mass transfer phenomena are welcome, but not compulsory
• Knowledge in Matlab for data acquisition

Conditions

• Literature research in the field of bubble column reactors with internals and measurement techniques
• Investigation of liquid mixing and mass transfer in bubble columns with internals using oxygen probes and wire-mesh sensors
• Measurement of mass transfer in bubble column with internals
• Model development for bubble columns with internals, maybe compartment modeling

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Smart actuation system for flow following µAUV particles for industrial process environments

Master theses / Diploma theses / compulsory internship

Foto: flow following sensor particle ©Copyright: Dr. Sebastian ReineckeSmart flow following sensor particles are used for acquisition of spatially distributed process parameters in industrial processes, such as biogas digesters, waste water treatment basins or bioreactors. The aim of the work is the development of an actuator concept for sensor µAUV-particles for the automatic adjustment of buoyancy (buoyancy) and for buoyancy maneuvers under the condition of small size, minimum energy consumption and high reliability. For this, alternative physical and chemical mechanisms should be considered based on the existing electromechanical solution. There are suitable variants to implement and test. Furthermore, the development of sensor intelligence for the actuators in the sensor particles is an essential part of the task. The developed concepts have to be validated experimentally.

We cordially invite you to an on-site conversation to introduce the topic and to agree on further details. Do not hesitate to contact us, because the way is worth it for you.

What can you expect:

In our department, we offer you an attractive work environment to expand your personal and professional skills. The insight into the diverse R&D projects of the department in the areas of sensor and measuring technology as well as energy and process engineering (among others) and the excellent technical equipment of the laboratories offer optimal conditions for this. The possibility of close contact with competent experienced colleagues plays a central role. As part of student work, we have pursued the approach of structured supervision and associated constructive feedback. This includes regular meetings with your supervisor and intermediate presentations in the form of informal "workshop reports" in the extended audience of interested individuals of the department in order to optimally support you in the successful completion of your project. Furthermore, we are open to support outstanding candidates in their continuing academic qualification, such as in doctoral scholarships or in current or upcoming R&D projects.

Subject-related task spectrum:

• Establishment of the scientific and technical principles of mechanical, physical and chemical principles of action for embedded, actuating components
• Concept development for actuators for taring of sensor particles
• Development of sensor intelligence for situation-dependent, automatic buoyancy, for buoyancy maneuvers and for recovery
• Selection, purchase/ composition and comparison of solution variants
• Minimization of size and energy consumption
• Increased reliability when used in particle-loaded biological substrates
• Development of firmware taking into account existing function routines based on an embedded system with 32-bit data structure (e.g. STM32)
• Conception and realization of suitable test scenarios
• Characterization and comparison of implemented variants with regard to accuracy of taring and reliability in long-term use

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Dr. Reinecke, Sebastian

Requirements

• Studies in electrical engineering, mechatronics, mechanical engineering and similar engineering courses
• Experience in design and (micro) actuator systems
• Experience in programming microcontrollers for embedded systems (e.g. STM32)
• Experience in control electronics for microdrives and board design for embedded systems
• Fundamentals of (micro) actuator systems, movement of rigid bodies, measurement uncertainties, digital signal processing
• Data analysis optionally in Matlab, Octave or C / C ++
• Independent, self-responsible working method

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Intelligent inertial position tracking for flow following sensor particles in industrial process environments

Master theses / Diploma theses / compulsory internship

Foto: AutoSens_StirredReactor ©Copyright: fwdf (Mailgruppe)Smart flow following sensor particles are used for acquisition of spatially distributed process parameters in industrial processes, such as biogas digesters, waste water treatment basins or bioreactors. The aim of the work is the development of a software-based reconstruction of the motion trajectory of the sensor particles based on the measured signals of the inertial sensors (acceleration, rate of rotation and magnetic field) as well as a sensor for pressure / immersion depth. For this purpose, available inertial sensors with electronics (to be also developed) are to be characterized and appropriate algorithms for position tracking, preferably from the field of inertial navigation (submersible robot, μAUV, multicopter), to be implemented. The developed concepts have to be validated experimentally.
We cordially invite you to an on-site conversation to introduce the topic and to agree on further details. Do not hesitate to contact us, because the way is worth it for you.

What can you expect:

In our department, we offer you an attractive work environment to expand your personal and professional skills. The insight into the diverse R&D projects of the department in the areas of sensor and measuring technology as well as energy and process engineering (among others) and the excellent technical equipment of the laboratories offer optimal conditions for this. The possibility of close contact with competent experienced colleagues plays a central role. As part of student work, we have pursued the approach of structured supervision and associated constructive feedback. This includes regular meetings with your supervisor and intermediate presentations in the form of informal "workshop reports" in the extended audience of interested individuals of the department in order to optimally support you in the successful completion of your project. Furthermore, we are open to support outstanding candidates in their continuing academic qualification, such as in doctoral scholarships or in current or upcoming R&D projects.

Subject-related task spectrum:

• Establishment of the scientific and technical fundamentals for the characterization of inertial sensors and position tracking algorithms
• Setting up the sensor specification for use with flow following devices in the process industry
• Selection, procurement and comparison of relevant inertial measurement units
• Implementation and testing of appropriate position tracking algorithms based on data from an inertial measurement unit
• Concept and design of electronics with microcontroller for the operation and characterization of inertial measurement units
• Development and implementation of firmware for the microcontroller
• Conception and realization of suitable test scenarios for the characterization of inertial measuring units
• Characterization and comparison of relevant inertial measuring units with regard to the measurement uncertainties of the position tracking of sensor particles

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Dr. Reinecke, Sebastian

Requirements

• Studies in electrical engineering, mechatronics, mechanical engineering and similar engineering courses
• Experience in board design for embedded systems
• Experience in programming microcontrollers for embedded systems (e.g. STM32)
• Fundamentals of Digital Signal Processing, Bayesian Filters, Kalman Filters, Rigid Body Motion, Measurement Uncertainties
• Experimental skills
• Data analysis optionally in Matlab, Octave or C / C ++
• Independent, self-responsible working method

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Development of new absorber layers for concentrated solar tower plants

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses

Foto: solar power plant by Abengoa ©Copyright: Jens ZscharschuchTurmkraftwerke stellen die neueste Generation von Anlagen zur solarthermischen Elektroenergieerzeugung dar. Extrem konzentriertes Sonnenlicht wird dabei auf einen zentralen Absorber gerichtet, der die Wärme auf eine Wärmeträgerflüssigkeit überträgt. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Turmkraftwerken muss die Arbeitstemperatur des Wärmeträgers von derzeit maximal 550°C auf 800°C erhöht werden. Dafür benötigt man neuartige Absorberschichten, deren Funktionalität unter den herrschenden Bedingungen 25 Jahre lang erhalten bleibt.

Inhalte dieser Abschlussarbeit sollen primär die gezielten PVD-Abscheidungen und deren Charakterisierungen mit modernsten in situ und ex situ Analysemethoden sein. Zur Abscheidung stehen verschiedene PVD-Verfahren zur Verfügung.

Department: Scaling Phenomena

Contact: Dr. Krause, Matthias

Requirements

1. Studium der Werkstoffwissenschaften, Physik oder Chemie
2. Interesse und Freude an experimenteller wissenschaftlicher Arbeit
3. Gute Kenntnisse in Programmierung und Datenverarbeitung
4. Fließendes Englisch

Conditions

Beginn: 1.1.2018 (frühestens), internationale Forschungsumgebung, ortsübliche Aufwandsentschädigung

Die Arbeit wird im Rahmen eines EU-RISE-Projektes (GA 645725) in Zusammenarbeit mit 4 Partnern im EU-Ausland angefertigt.

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Reextraktion (Strippen) von Kupfer, Eisen und Indium aus Extraktionssystemen der Solventextraktion

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses

Foto: Bei der Solventextraktion werden Metallionen in ein mit Wasser nicht mischbares, organisches Lösungsmittel überführt. Das organische Lösungsmittel enthält gelöste Substanzen, die eine starke Verbindung mit den Metallionen eingehen können.Foto: HZDR/ Detlev Müller ©Copyright: HZDR/ Detlev MüllerDas AiF-ZIM-Projekt „Anwendung der Solventextraktion und Ionometallurgie als innovative Verwertungstechnologien zur Mitgewinnung von Indium, Gallium, Zinn und Blei aus zink- und kupferhaltigen Flugstäuben“ beschäftigt sich mit der Aufarbeitung von zink- und kupferhaltigen Flugstäuben. Dieses Material enthält neben größeren Mengen Zink (ca. 27 mass-%), Eisen (ca. 32 mass-%) und Kupfer (ca. 1 mass-%) auch wirtschaftsstrategische Elemente, wie z.B. Indium (ca. 300 ppm). Im Rahmen des Projektes erfolgt dafür die Entwicklung eines stufenweisen Extraktionsprozesses für die Elemente Kupfer, Eisen, Indium und Zink. Weiterführend soll die Reextraktion der entsprechenden Elemente aus den jeweiligen Extraktionssystemen untersucht werden. Die entstehenden Lösungen sollen die Grundlage für die weitere hydrometallurgische Verarbeitung/Gewinnung der Wertelemente darstellen. Außerdem gilt es die organischen Extraktionssysteme im Kreislauf zu fahren. In der Arbeit ist das Strippverhalten von Eisen aus dem verwendeten Extraktionssystem zu untersuchen. Es sollen Schwefel- oder Salzsäure mit Konzentrationen (von 0,5 bis 6 M) für die Reextraktion eingesetzt werden. Des Weiteren sind die Einflüsse reduzierender Bedingungen (Einsatz von Natriumsulfit) und der Temperatur (von 20 bis 70 °C) auf des Reextraktionsverhalten von Eisen zu bestimmen sowie die Ermittlung der Zeitabhängigkeit. Durch das verwendete Extraktionssystem sind neben Eisen noch Kupfer, Zink und Indium in der organischen Phase enthalten. Für diese Elemente gilt es herauszufinden, ob ein Auswaschen aus der organischen Phase möglich ist, um eine Trennung vom Eisen zu erzielen. Die Untersuchungen sind zu Beginn in 5 mL Tubes durchzuführen. Nach Ermittlung der optimalen Parameter ist der Prozess in den Becherglasmaßstab (200 mL) zu übertragen und zu verifizieren. Für dieses Strippsystem gilt es dann eine entsprechende Isotherme aufzunehmen und die Möglichkeit einer Anreicherung von Eisen in der wässrigen Phase durch Variation des Phasenverhältnisses (Volumenwässrige Phase : Volumenorganische Phase) zu untersuchen. Mit den gewonnenen Erkenntnissen soll die Reextraktion von Eisen in einer gerührten KÜHNI-Kolonne erprobt werden.
Der Arbeitsumfang kann entsprechend den Vorgaben für eine Studien-, Bachelor-, Master- oder Diplomarbeit angepasst werden.

Department: Metallurgy and Recycling

Contact: Rädecker, Philipp, Prof. Dr. Scharf, Christiane

Requirements

- Studium im Bereich der Metallurgie, technischen Chemie, Verfahrenstechnik oder ähnliche Studiengänge
- Grundkenntnisse zu metallurgischen Prozessen, insbesondere Solventextraktion, vorteilhaft
- Grundkenntnisse zur Durchführung experimenteller Untersuchungen im Labor sowie deren wissenschaftliche Auswertung
- Selbstständigkeit

Conditions

- Beginn: ab 01.12.17 (frühestens)
- Arbeitsort: Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie, Chemnitzer Straße 40, 09599 Freiberg
- Vergütung entsprechend der HZDR-Richtlinien

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Liquid flow characterization on distillation column trays

Student practical training / Master theses / Diploma theses / Student Assistant

Distillation is highly important in chemical process industries, as 95% of the worldwide separations use this technology in large industrial columns. Increasing energy costs and higher awareness for environmental concerns motivate towards the optimization of the performance of tray columns. Flow and mixing patterns in the tray columns have strong influence on their separation performance. Plug flow is considered ideal, while any deviations from plug flow are referred as non-idealities that are detrimental to the tray efficiency.
Mathematical models are used to assess the flow patterns and predict the tray efficiency. For this purpose, precise identification of the flow patterns and the hydraulic parameters at high spatio-temporal resolution is a prerequisite. An in-house developed sensor specifically designed for the cross-flow trays will be used in three-dimensional framework. Proper sensor calibration and data processing is essential for the accuracy of the measurements. Further, the flow visualization and determination of the hydraulic parameters need to be achieved through MATLAB scripts.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Vishwakarma, Vineet

Requirements

1. Academic studies in chemical engineering, process engineering or similar field, with reasonable understanding of mathematics and distillation columns.
2. Enthusiasm for experimental work, with good interpersonal skills.
3. Programming skills: MATLAB.

Conditions

The candidate can start at the earliest. The duration of the project can be up to 6 months. The candidate will be invited for interview and discussion, or may be asked to give a short presentation before the selection.

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Entwicklung eines digitalen Lock-in-Verstärkers auf FPGA-Basis

Student practical training

Foto: Lock-in amplifier ©Copyright: Bert LangeDas Prinzip des Lock-In-Verstärkers erlaubt es empfindliche Messgeräte zu realisieren. Im vorliegenden Projekt soll die Umsetzung auf Basis digitaler Signalverarbeitung im FPGA erfolgen. Dabei sollen u.a. Erfahrungen bezüglich erreichbarer Performance und des nötigen Implementierungsaufwandes gewonnen werden.

Institute: Department of Research Technology

Contact: Lange, Bert

Requirements

- Studium der Elektrotechnik oder Informatik
- Interesse an digitaler Signalverarbeitung
- Grundkenntnisse im Einsatz von FPGAs
- Grundkenntnisse VHDL erforderlich

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Bestimmung von Geschwindigkeitsfeldern aus tomographischen Bilddaten mittels Kreuzkorrelation

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses

Foto: ROFEX CAD ©Copyright: Dr. Frank BarthelAm Institut für Fluiddynamik am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf sind zahlreiche Messverfahren für die Untersuchung von Mehrphasenströmungen entwickelt worden. Eines davon ist die ultraschnelle Elektronenstrahl-Röntgen-Computertomographie, welche mit Aufnahmeraten von bis zu 8000 Bildern pro Sekunde eine dedizierte Aufklärung von Strömungsstrukturen erlaubt. Aufgrund der quasi simultanen Aufnahme von Bilddaten aus zwei Messebenen ergibt sich zudem die Möglichkeit, axiale Geschwindigkeiten zu bestimmen, wofür üblicherweise Kreuzkorrelationsverfahren verwendet werden. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Möglichkeiten dieser Methodik in Hinblick auf die Bestimmung von Geschwindigkeitsfeldern in verschiedenen Strömungsszenarienn analysiert werden.

Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:
• Studie zu verschiedenen Varianten der Kreuzkorrelation
• Simulation verschiedener Szenarien und Bewertung der Genauigkeit
• Übertragung der Ergebnisse auf reale Messungen

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Dr. Bieberle, Martina

Requirements

• Studium der Informatik, Mathematik oder einer Ingenieurwissenschaft
• Interesse an Messverfahren und Datenanalyse
• Selbständiges Arbeiten

Conditions

Bearbeitungszeit 4 bis 6 Monate

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Development of catalysts for chirality-selective single-walled carbon nanotube synthesis

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses

Foto: Types of Carbon Nanotubes ©Copyright: Dr. Matthias Krause, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=847494The thesis will be carried out in cooperation of Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, TU Chemnitz and the Micro and Nanosystem group of ETH Zürich.

A major challenge for single-walled carbon nanotube (SWCNT) application in information technology, microelectronics and medicine represents chirality-selectivity. Among different synthesis methods for SWCNTs, catalytic CVD is the most promising one, because it provides high yields and mass-production ability. Moreover, lower process temperatures compared to laser ablation and arc discharge improve the selectivity. Predefined catalysts synthesized by physical vapor deposition (PVD) circumvent the exhausting optimization of parameters for in situ catalyst formation and enable the control of catalyst morphology and microstructure. In this thesis, catalysts for diameter- and chirality-selective growth of single-walled carbon nanotubes shall be developed and used for CVD growth of SWCNTs. State of the art characterization methods like Raman mapping, scanning and transmission electron microscopy and atomic force microscopy will be used for catalyst and nanotube characterization.

Links: http://dx.doi.org/10.1039/c5nr06972f

Department: Nanocomposite Materials

Contact: Dr. Krause, Matthias

Requirements

1. Study of physics, chemistry or materials science with above-average grades (≤ 2.0)
2. Interest and joy in experimental scientific work
3. Programming and data processing skills
4. Fluent English

Conditions

Starting date: 1st February 2018 (or later), international research environment, payment of allowance

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Analytische und numerische Vorhersage von magnetohydrodynamischen Grenzflächeninstabilitäten in Flüssigmetallbatterien

Master theses / Diploma theses / Research Assistant

Foto: Simulierte Grenzflächenwellen in der Flüssigmetallbatterie ©Copyright: Gerrit Maik HorstmannDer vermehrte Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland erfordert mit zunehmender Wichtigkeit die Integration effizienter stationärer Netzspeicher, da Solar- und Windenergie wetterbedingt stark fluktuieren. Adäquate Netzspeicher sollten in der Lage sein, möglichst kostengünstig überschüssige Energie punktuell zu speichern und nach Bedarf wieder in das Stromnetz zu speisen. Ein vielversprechender Kandidat für diese Anforderungen sind Flüssigmetallbatterien. Flüssigmetallbatterien bestehen aus zwei flüssigen Metallen (z. B. Na, Bi), welche durch einen ebenso flüssigen Elektrolyten (z. B. NaCl) getrennt sind. Alle drei Phasen schwimmen übereinander. Beim Entladen gibt das Na ein Elektron ab, wandert als Ion durch den Elektrolyten und legiert mit dem unteren Metall zu NaBi.
Um Flüssigmetallbatterien kostengünstig betreiben zu können, müssen sie möglichst groß gebaut werden. Dadurch werden sie jedoch anfällig für diverse Strömungsinstabilitäten wie thermischer Konvektion oder Elektrowirbelströmungen, welche den sicheren Batteriebetrieb gefährden und im schlimmsten Fall zum Aufreißen des Elektrolyten (Kurzschluss) führen können.
Als besonders signifikant haben sich in den letzten Jahren Grenzflächeninstabilitäten in den Elektrolyt-Metall Grenzflächen herauskristallisiert, welche von magnetohydrodynamischen Wechselwirkungen getrieben werden und rotierende Grenzflächenwellen in der Batterie anregen (siehe Abbildung).
Im Rahmen dieser Master- oder Diplomarbeit sollen die einzelnen destabilisierenden Mechanismen, je nach Neigung des Bewerbers, analytisch und/oder numerisch erfasst und quantifiziert werden, um Stabilitätskriterien zur Gewährleistung der Betriebssicherheit von Flüssigmetallbatterien abzuleiten. Dafür sollen mathematische Werkzeuge der linearen Stabilitätsanalyse sowie störungstheoretische Methoden zum Einsatz kommen.
Konkret können eine oder mehrere der folgenden Aufgaben in Angriff genommen werden:
- Durchführung linearer Stabilitätsanalysen auf bereits bekannte Differentialgleichungen formuliert in verschiedenen Näherungen
- Entwicklung oder Weiterentwicklung neuer analytischer Modelle zur effizienten Beschreibung von Grenzflächeninstabilitäten
- Analytische Beschreibung der Grenzflächenkopplung in mechanisch angeregten drei-Schicht-Systemen zum experimentellen Vergleich (Ansatz bereits vorhanden)
- Optimierung der elektrischen Randbedingungen zur Stabilisierung der Batterie unter Verwendung von Variationsrechnungen oder Simulationen
- Durchführung numerischer Parameterstudien

Department: Magnetohydrodynamics

Contact: Horstmann, Gerrit Maik, Dr. Weier, Tom

Requirements

- Studium im Bereich Physik, Mathematik oder Maschinenbau mit theoretischem Hintergrund und guten bis sehr guten Noten
- Kenntnisse der (theoretischen) Strömungsmechanik und idealerweise Grundkenntnisse der Elektrodynamik
- Ausgeprägte analytische Fähigkeiten und Spaß an komplexen Aufgabenstellungen
- Vertrauter Umgang mit der Vektoranalysis
- Programmierkenntnisse (Python, Matlab, C++, etc.)
- Kenntnisse der linearen Wellentheorie vom großen Vorteil
Erfahrungen in einem der folgenden Bereiche wünschenswert, jedoch keine Voraussetzung:
- Methoden der linearen Stabilitätsanalyse
- Potentialtheorie
- Flachwassertheorie
- Euler-Lagrange Optimierungen (analytische Mechanik)

Conditions

Beginn: ab sofort
Dauer: >= 6 Monate
- Gute Betreuung von der intensiven Einarbeitung bis hin zur Verfassung der Abschlussarbeit
- Vergütung
- Angenehmes kollegiales Umfeld

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Process intensification in multiphase reactors

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / compulsory internship

Multiphase reactors are widely used in the chemical industry. Especially trickle bed reactors are often used, due to the high residence times, which compensate low diffusion rates. Examples are hydrogenation processes of olefins, oxidations of glucose, desulfurization of crude oils and phenol oxidations. In order to improve this kind of reactor an innovative reactor concept is investigated at HZDR, which enhances the mass transfer from the gas-phase to the catalyst. The aim is to ensure an intermittency wetting of the catalyst by the superposition of inclination and rotation. To identify beneficial process windows modelling approaches are very important to reduce time consuming experiments.

The first task is to execute simulation studies with a reactor-particle-model to identify beneficial process windows. On demand further model improvements like the integration of a heat balance or different boundary conditions are possible. Eventually, comparisons between the new model and conventional trickle bed reactors are planned. MATLAB will be used as simulation tool.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Timaeus, Robert

Requirements

Student of Process or Chemical Engineering, Technical Chemistry or comparable fields of study

Conditions

Bearbeitungszeit 4-6 Monate

Links:

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Untersuchungen zur Steigerung der Energieeffizienz von Belüftungselementen für die Anwendung in der biologischen Abwasserreinigung

Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant

Foto: SEBAK setup and aerators ©Copyright: Robert Herrmann-HeberDie biologische Abwasserbehandlung leistet einen wesentlichen Beitrag zum Erhalt der Gewässerqualität. Im kommunalen Bereich entfällt ein großer Anteil des Gesamtenergiebedarfs auf die Kläranlagen. In diesen Anlagen wird oft mehr als 50 % der elektrischen Energie für den Eintrag von Luft in Belebungsbecken benötigt, in denen Mikroorganismen die im Abwasser enthaltenen Nährstoffe unter Verbrauch von Sauerstoff zersetzen.
Nach aktuellem Stand der Technik wird die Luft durch Belüftungselemente wie Membran- oder Keramikbelüfter eingetragen. Ein Teil der für den Lufteintrag benötigten Energie wird entweder für die Dehnung der schlitzförmigen Öffnungen der Membranen oder zur Überwindung des Strömungswiderstandes in der Keramikwand aufgewendet.
Neue Konzepte sollen diesen Energiebedarf reduzieren und für einen optimierten Sauerstoffeintrag in das Belebungsbecken sorgen.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Herrmann-Heber, Robert

Requirements

• Studium im Bereich Verfahrenstechnik, Chemie-Ingenieurwesen und ähnlichen Ingenieurstudiengängen
• Freude am experimentellen Arbeiten

Conditions

• 4-6 Monate
• Ab September/Oktober

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Untersuchung zur Hydrodynamik in Blasensäulen

Master theses / Diploma theses / compulsory internship

Blasensäulen sind aufgrund ihrer einfachen Bauweise ein beliebter Reaktortyp in der chemischen Industrie. Die genaue Auslegung und der optimierte Betrieb in Bezug auf hohen Umsatz und Ausbeute erfordert ein detailliertes Verständnis der in Blasensäulenreaktoren ablaufenden Prozesse. Hierbei spielen vor allem lokale Hydrodynamische Effekte und ihr Einfluss auf den Stofftransport eine wesentliche Rolle. An einem bestehenden Versuchsaufbau sind experimentelle Studien zur Hydrodynamik durchzuführen und lokale Daten wie Phasengeschwindigkeiten und charakteristische Parameter der Blasen für verschiedene Versuchsbedingungen zu extrahieren.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Kipping, Ragna

Requirements

- Studium der Verfahrenstechnik, Chemie-Ingenieurwesen oder vergleichbar
- Freude am experimentellen Arbeiten
- Kenntnisse in MATLAB für die Datenauswertung wünschenswert

Conditions

Beginn: ab sofort

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Untersuchung der Fluiddynamik von Zweiphasenströmungen in Kolonnen mit Anstaupackungen

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / compulsory internship

In thermischen Trennapparaten, z.B. Rektifikations- oder Absorptionskolonnen, hat die Fluiddynamik der beteiligten Phasen einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz der Stofftrennung. Eine Möglichkeit, den Kontakt zwischen Gas- und Flüssigkeitsphase zu intensivieren und damit den Stoffübergang zu verbessern, bieten Anstaupackungen. Sie bestehen aus Packungslagen zweier geometrischer Oberflächen, welche abwechselnd axial angeordnet werden. Durch die Kombination unterschiedlicher Packungen entstehen verschiedene Strömungsmuster (Blasenströmung, Sprudelschicht, Filmströmung), welche mittels der ultraschnellen Röntgentomografie am HZDR zeitlich und örtlich hochaufgelöst erfasst werden können.

Aus den tomografischen Bilddaten sollen im Rahmen einer studentischen Arbeit wichtige fluiddynamische Parameter wie die Phasengrenzfläche extrahiert werden. Dazu sind geeignete Algorithmen zu entwickeln und in MATLAB® zu implementieren.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Sohr, Johanna, Dr. Bieberle, Martina

Requirements

• mathematisch-naturwissenschaftliches oder ingenieurwissenschaftliches Studium
• Programmierkenntnisse in MATLAB® und Vorkenntnisse in der Bilddatenverarbeitung sind hilfreich

Conditions

Beginn: ab sofort
Bearbeitungszeit: 4-6 Monate

Links:

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Phasengrenzflächenextraktion aus Datensätzen der ultraschnellen Röntgen-Computertomographie

Master theses / Diploma theses

Foto: ROFEX CAD ©Copyright: Dr. Frank BarthelAm Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf wurde ein ultraschnelles Röntgen-Computertomographie-System (ROFEX) entwickelt, mit dessen Hilfe dynamische Prozesse mit Bildraten von bis zu 8000 s-1 abgebildet werden können. In erster Linie werden damit Untersuchungen an mehrphasigen Strömungen durchgeführt. Ein wichtiger Parameter zu deren Charakterisierung ist die Phasengrenzflächendichte. Im Rahmen dieser Arbeit sollen verschiedene Methoden untersucht und verglichen werden, welche die Phasengrenzfläche aus den tomographischen Bilddaten extrahieren.

Folgende Teilaufgaben sind zu bearbeiten:
• Literaturrecherche zu vorhandenen Methoden
• Implementierung ausgewählter Algorithmen
• Bewertung der Genauigkeit der verschiedenen Ansätze anhand simulierter und realer CT-Daten

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Dr. Bieberle, Martina, Wagner, Michael

Requirements

• Studium der Informatik, Mathematik oder einer Ingenieurwissenschaft
• Programmierkenntnisse in MATLAB / Octave oder Python
• Vorkenntnisse in Bilddatenverarbeitung sind hilfreich

Conditions

Beginn: ab sofort
Bearbeitungszeit: 4-6 Monate

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A correlation of critical void fraction on/near the wall under the boiling crisis (CHF)

Student practical training / Master theses / Diploma theses / Student Assistant / compulsory internship

Nucleation boiling is commonly known as a most efficient way of transferring heat into a liquid, as it combines a large uptake of latent heat by the steam bubbles, convective transfer via bubble motion and a most effective mixing of the thermal boundary layers. However, when the heat flux becomes higher and reaches a critical value (CHF), parts of the heater surface become irreversibly covered by vapor and nucleation boiling turns into film boiling. In cases of power controlled heating this can potentially lead to a meltdown of the heater structure. Understanding and predicting the complex phenomena involved in the CHF is necessary for the efficient operation, safety and development of industrial applications like boiler, nuclear reactor, electronic/microchips system. However even with decades’ heavy investigations, the mechanism of forming CHF especially how the CHF is initiated from nucleation is still without a consensus explanation.
Recently a model of near critical heat flux (CHF-) is raised in our group, that is, the moment, when CHF is initiated, is inferred. This model gives to our opinion both a definite explanation on how CHF is initiated and secondly a quantitative value for the onset of CHF, which has been validated with a number of test cases from literature. Computational fluid dynamics (CFD) is an attractive way to support engineering design by 3D flow simulation in the future. It would be beneficial, if occurrence of CHF could be simulated with CFD codes. In last years an extended RPI model was developed and tested by ANSYS and HZDR CFD group together which requires the critical void fraction as a criterion. In the preliminary test, this value is set to 80% but which is confirmed should be case dependent.
The main tasks for this work are:
1. Simulate the multiphase flow in subcooled boiling process with standard RPI model where the CHF value calculated by CHF- model is considered as a input boundary condition.
2. Capturing the critical void fraction from the simulations.
3. Processing and analysis the captured results to generate an empirical correlations using MATLAB.
4. Applying the correlations to predict the boiling crisis with extended RPI model.

Department: Computational Fluid Dynamics

Contact: Dr. Ding, Wei

Requirements

1. Study of mechanical engineering, process engineering or similar
2. Knowledge of CFD
3. Basic knowledge of heat transfer
4. Knowledge of program/script language (e.g. MATLAB)

Conditions

Duration: >= 3 months
Begin: from now on

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Erweiterung und Validierung von Simulationsmodellen für Mehrphasenströmungen in OpenFOAM

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant / compulsory internship

Die Anwendung von Methoden der CFD („Computational fluid dynamics“) für Scale-up und Intensivierung verfahrenstechnischer Prozesse bietet die Möglichkeit, Energie- und Ressourcen-effiziente Lösungen zu identifizieren, deren Untersuchung mit konventionellen halb-empirischen Methoden kostspielig und langwierig wäre. Eine solche Simulation im großtechnischen Maßstab ist im Rahmen der Euler-Euler Beschreibung möglich, in der die Prozesse auf der Skala einzelner Blasen modelliert werden.Von besonderem Interesse ist die Implementierung und Validierung solcher Modelle in Open-Source Software, die von industriellen Anwendern zunehmend genutzt wird.
Ein am HZDR entwickeltes Baseline-Modell für die Fluiddynamik von Blasenströmungen wurde bereits in OpenFOAM implementiert und validiert. Dies soll nun um die Betrachtung des Stofftransports erweitert werden. Entsprechende Modelle ebenso wie zur Validierung geeignete Testfälle sind aus früheren Untersuchungen verfügbar. Damit sind beste Voraussetzungen für ein zügiges Gelingen gegeben.

Die durchzuführenden Teilaufgaben umfassen:
• Implementierung der Modelle in OpenFOAM 5.0
• Vorstudien zur Auffindung geeigneter Simulations-Setups
• Durchführung von Simulationsrechnungen
• Auswertung und Dokumentation der Ergebnisse
• Diskussion der erzielten Übereinstimmung

Department: Computational Fluid Dynamics

Contact: Dr. Rzehak, Roland

Requirements

• Kenntnisse in Strömungsmechanik
• Kenntnisse in der Programmierung in C++ oder C
• Erfahrung mit OpenFOAM ist von Vorteil, kann aber bei entsprechendem Einsatz auch erworben werden
• Englischkenntnisse in Schrift und Wort
• Freude am wissenschaftlichen Arbeiten

Conditions

• Bearbeitungszeit: 4-6 Monate
• Beginn: Jan-Mar 2018
• Vergütung der Arbeit

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Magnetfeld-Beeinflussung paramagnetischer Ionen in wässrigen Lösungen

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant

Im Zentrum der Forschungsaktivitäten der Abteilung Magnetohydrodynamik des Institutes für
Fluiddynamik am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf steht die Untersuchung und Nutzung der
Wechselwirkungen zwischen Strömungen elektrisch leitfähiger Flüssigkeiten und magnetischen
Feldern.
Ein interessanter Aspekt sind hierbei Kraftwirkungen inhomogener magnetischer Felder auf
magnetisierbare Teilchen in Flüssigkeiten, welche beispielsweise zum Mischen einer Suspension
oder zum Separieren von Teilchen aus einer Lösung genutzt werden können. Aktuelle
Forschungsaktivitäten untersuchen insbesondere das Verhalten paramagnetischer Ionen in
wässrigen Flüssigkeiten, die interessante Anwendungen z.B. in der hydrochemischen Verarbeitung
von Seltene-Erden-Metallen eröffnen könnten. Im Rahmen eines internationalen Kooperations-
projektes werden hierzu derzeit sowohl numerische als auch experimentelle Arbeiten im
Labormaßstab durchgeführt.
Dem Charakter der angestrebten studentischen Mitarbeit entsprechend werden aus dem
beschriebenen Umfeld der Forschungsaufgabe passende experimentelle oder numerische
Teilaufgaben definiert.

Institute: Institute of Fluid Dynamics

Contact: Dr. Mutschke, Gerd

Requirements

Vorkenntnisse der Strömungsmechanik sind erforderlich; bei der
Einarbeitung in das interdisziplinäre Umfeld werden Sie natürlich unterstützt.

Conditions

Umfang ca. 6 Wochenstunden. Die Vergütung der studentischen Tätigkeit erfolgt entsprechend der HZDR-Richtlinien.

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Charakterisierung des Stofftransports in einer Blasenströmung anhand tomographischer Daten

Student practical training / Master theses / Diploma theses / Student Assistant / compulsory internship

Blasensäulen sind aufgrund ihrer einfachen Bauweise ein beliebter Reaktortyp in der chemischen Industrie. Vor allem die Hydrodynamik und der Stofftransport in Blasensäulen sind für den Umsatz und die Selektivität chemischer Reaktionen von Bedeutung. In einer Blasenströmung wurden Messungen mit der ultraschnellen Röntgentomographie zum Stofftransport durchgeführt, welche nun genauer analysiert werden sollen. Ziel ist es charakteristische Größen für den Stofftransport und die Hydrodynamik zu extrahieren. Dazu sind vorhandene Auswertealgorithmen anzupassen und ggf. zu erweitern.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Kipping, Ragna

Requirements

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Student assistant at the DeltaX School Lab

Student Assistant

Foto: SommerferienForscherWoche im Schülerlabor DeltaX ©Copyright: Jana GrämerDas Schülerlabor DeltaX macht die Forschung am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf für Schülerinnen und Schüler erlebbar. Für ihre Betreuung und Unterstützung beim Experimentieren suchen wir Studierende, die Freude an der Vermittlung von Naturwissenschaften, Forschung und Technik haben. Bewerben Sie sich als studentische Hilfskraft im Schülerlabor DeltaX und werden Sie Teil eines jungen und aufgeschlossenen Teams.

Das Schülerlabor DeltaX bietet Schulklassen Experimentiertage zu den Themen:
- „Licht und Farbe“ (Klassen 5-10)
- „Magnetismus und Materialforschung“ (ab Klasse 10)
- „Radioaktivität und Strahlung“ (ab Klasse 9)

Department: Communication & Media Relations

Contact: Dr. Streller, Matthias, Gneist, Nadja

Requirements

- Studium eines naturwissenschaftlichen Faches
- Verbleibende Studiendauer mind. 2 Semester
- Freude an der Vermittlung von Naturwissenschaften und Forschung
- Gute bis sehr gute Noten

Conditions

- 5 - 10 h / Woche an ganzen Wochentagen
- Beginn der Einstellung nach Vereinbarung

Links:

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Untersuchungen der Hydrodynamik von dispersen Zweiphasenströmungen in komplexen Geometrien

Student practical training / Diploma theses / Student Assistant

Zweiphasenströmungen sind ein wesentlicher Bestandteil industrieller Anwendungen im Bereich der Wärmeübertragung, der chemischen Industrie oder der Kraftwerkstechnik. Häufig weisen die durchströmten Komponenten solcher Anlagen komplexe geometrische Bedingungen auf. Für einen sicheren und effizienten Betrieb ist die genaue Kenntnis der Hydrodynamik der resultierenden Strömungsvorgänge von essentieller Bedeutung. Dafür sollen experimentelle Untersuchungen mittels der ultraschnellen Röntgentomographie an einer thermohydraulischen Versuchsanlage durchgeführt werden. Ziel ist es einen Beitrag zur Beschreibung komplexer Strömungsvorgänge zu liefern.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Neumann, Martin

Requirements

• Studium des Chemie-Ingenieurwesen, Verfahrenstechnik, oder ähnlichen Ingenieurstudiengängen
• Kenntnisse im Bereich der Datenauswertung mit Matlab von Vorteil
• Freude am experimentellen Arbeiten

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Parallelisation of an algorithm for projection data reassignment

Student practical training / Student Assistant / Holiday job

With the spatial high resolution gamma-ray computed tomography measurement system for high energy gamma radiation (662 keV) dense objects with up to a diameter of 700 mm can be no-destructively analysed with an in-plane resolution of approximately 2 mm. The available single core C++ program (32-bit compiler) has to be analysed concerning parallelisation, i.e. multi core CPU and/or many core GPU) and has to be optimised.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Requirements

- Handling with CUDA (NVIDIA)
- Handling with LINUX UBUNTU
- Advanced mathematic knwoledge

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Implementation of a performance optimized ray reassignment algorithm

Student practical training / Bachelor theses / Student Assistant

With the available ultrafast X-ray electron beam computed tomography scanner of the HZDR up to 8000 non-superimposed cross-sectional images can be contactless obtained per second. For an effective implementation of standard reconstruction algorithms a ray reassignment must be performed on GPUs.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Requirements

- Handling with CUDA (NVIDIA)
- Handling with LINUX Ubuntu
- Advanced mathematic knowledge

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Experimental studies on the partial oxidation of Isobutane with oxygen in a micro reactor, as well as their analysis.

Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / compulsory internship

The Institute of fluid dynamics in the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZG) deals among other things with the experimental investigation and simulation of chemical processes of multi phase.
In the framework of the energy Alliance project "energy-efficient chemical multiphase processes" examines the partial oxidation of Isobutane in liquid or of supercritical phase with oxygen by means of a specially designed micro reactor to TBHP. This to the influence of different initiators, pressures, temperatures, additives and reactant ratios etc. are examined. The reaction product is analysed using gas chromatography mass spectrometry (GC-MS).
The Working Group process chemistry of Department experimental Tuhh offers for one or two semester students of the departments of chemical engineering, chemistry, physics, engineering, or similar professional orientation activities with a focus on technical, analytical, and physical chemistry.

Analytical examinations by GC-MS.

Ø Studies on the stability of the samples, reproducibility, precision and accuracy of measurements and evaluation.

· Performing the reaction under variation of one of the specified parameters.

Ø Response technical studies on the influence of one of the above reaction parameters and evaluation.

· Performing the reaction under variation of one of the specified parameters.

Ø Response technical studies on the influence of one of the above reaction parameters and evaluation.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Dr. Willms, Thomas, Dr. Kryk, Holger

Requirements

• Student of the departments of chemical engineering, chemistry, physics, engineering or similar professional orientation.
• High accuracy and care at work.
• Hard work and joy in experimental work.
· Student of the departments of chemical engineering, chemistry, physics, engineering or similar professional orientation.

Conditions

at least 5 month, begin as of now possible

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Untersuchung des Einflusses von Regularisierungsmethoden auf Bildrekonstruktionsalgorithmen

Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses

Bei der tomographische Bildrekonstruktion muss ein diskretes inverses Problem gelöst werden, wofür algebraische Methoden wie zum Beispiel ART und CG-Verfahren verwendet werden können. Dabei spielt die Regularisierung, die den Einfluss von Diskretisierungsfehler und Messdatenrauschen auf die Lösung beschränkt, eine entscheidende Rolle. Deren Einfluss auf die Bildrekonstruktion von Röntgen- und Gamma-CT-Messdaten soll untersucht werden. Dazu sind folgende Teilaufgaben zu lösen:
• Implementierung verschiedener Regularisierungsmethoden
• Anwendung der Programme auf Messdaten
• Parameterstudien um die Regularisierungsmethoden für die Messdatensätze zu optimieren.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Wagner, Michael, Dr. Bieberle, Martina

Requirements

• Programmierkenntnisse in MATLAB
• Grundkenntnisse zur numerischen Behandlung linearer Gleichungssysteme

Links:

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