Entwicklung einer Software zur Auswertung und Visualisierung von Versuchen zur Materialerwärmung durch elektromagnetische Wellen

Bei umfangreicheren wissenschaftlichen Versuchen werden oft große Mengen an Messdaten ermittelt, die nicht mehr ohne Zuhilfenahme von Computern zu verarbeiten sind. Die dabei verwendete Software muss jedoch auf eine bestimmte Art von Experimenten spezialisiert sein, um so effektiv wie möglich eingesetzt werden zu können. Ziel der Arbeit war die Entwicklung von Software, die den Nutzer bei der Auswertung von Versuchen zur Materialerwärmung und der Aufbereitung sowie der Interpretation der Ergebnisse unterstützt. Bei derartigen Experimenten wird ein Material mit verschiedenen Methoden, in der aktuellen Anwendung speziell durch elektromagnetische Wellen, erwärmt. Dabei wird die Temperatur an mehreren Punkten innerhalb des erwärmten Objekts über einen bestimmten Zeitraum unter Verwendung verschiedenartiger Messgeräte gemessen. Aufgabe der Software ist es nun, die Daten der Messgeräte von Messfehlern zu bereinigen und in eine einheitliche Datenstruktur zusammen-zuführen. Anschließend erfolgt die Berechnung der Temperaturverteilung über ein drei-dimensionales Modell des erwärmten Gegenstandes. Diese kann bezüglich des Energiegehalts mithilfe der Finite-Elemente-Methode ausgewertet und zwei- sowie dreidimensional visualisiert werden. Die Ergebnisse können durch mehrere Exportmöglichkeiten für die weitere Verwendung zur Verfügung gestellt werden. Um die Nutzbarkeit der Software für jeden Anwender zu gewährleisten, sind dabei Benutzerfreundlichkeit und Dokumentation wichtig, weshalb auch ein Handbuch zur Software erstellt wurde. Für eine spätere Weiter-entwicklung der entstandenen Open-Source-Software steht eine Dokumentation des Quelltextes zur Verfügung. Die Software wurde bereits im Rahmen einer Versuchsserie eingesetzt, bei der am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ im Rahmen eines Forschungsprojektes verschiedene Heizverfahren eingesetzt wurden, um das Anwendungs-potenzial der dielektrischen Erwärmung mittels Radiowellen im Vergleich zur Mikrowellen- und Infraroterwärmung zu ermitteln.

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Preisträger

Valentin Roland

Schulfach

Mathematik

Betreuende Universität

Technische Universität Dresden

Ausgezeichnete Arbeiten

2013, Geographie, 1. Platz,
Felix Thoma, Freie Universität Berlin

Der Integrale Taktfahrplan (ITF) – Lässt sich das erfolgreiche Schweizer Modell auf Deutschland übertragen?

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2012, Physik, 1. Platz,
Daniel Kuna, Westfälische Wilhelms-Universität Münster

Beobachtung und Untersuchung des Sternsystems 51 Pegasi mit Hilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode

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2014, Geographie, 1. Platz,
Theresa Bader, Ludwig-Maximilians-Universität München

Flächenrecycling am Beispiel München-Arnulfpark mit kartografischer und fotografischer Dokumentation

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