Die Revolution als Wille und Vorstellung: Rezension zu "Das Imaginäre und die Revolution: Tunesien in revolutionären Zeiten" von Nabila Abbas

Nabila Abbas: Das Imaginäre und die Revolution: Tunesien in revolutionären Zeiten. Frankfurt am Main/ New York: Campus Verlag 2019. 978-3-59351-153-

Design und Realisierung eines elektrostatischen Mikrorelais in Oberflächen-Mikromechanik

Die Arbeit beschreibt die Konzeption und Realisierung eines Mikrorelais für den Einsatz im Bereich Messtechnik, speziell zur Miniaturisierung von Relaiskarten und piezoelektrischen Messsystemen. Ausgehend von einer Analyse des Verhaltens metallischer Mikrokontakte werden die Anforderungen an den Mikroaktuator aufgestellt, der die Schaltfunktion ausführt. Die Kontaktkraft muss 100 µN übersteigen, um einen stabilen Kontaktwiderstand zu erhalten. Zur Trennung der geschlossenen Kontakte, ist eine Mindestrückstellkraft von > 100 µN nötig. Die offenen Kontakte werden über eine Luftstrecke von 1.5 µm isoliert. Das elektrostatische Antriebsprinzip ist prädestiniert für einen Einsatz in Mikrorelais, weil es die Realisierung eines schnellen und leistungsarmen Aktuators ermöglicht, der eine hohe Normalkraft am Ende seines Stellweges erzielt, wenn die Kontakte geschlossen werden. Nach einer analytischen Abschätzung wird das Mikrorelais mit Hilfe einer elektro-mechanisch gekoppelten FEM-Simulation dimensioniert. Ein neues Aktuator-Konzept mit mehrstufigen Federn (Nulllage-, Rückstell- und Relaisankerfeder) und planparallelen, verstärkten Elektrodenplatten erzeugt auf einer Nettofläche von unter 0.2 qmm eine elektrostatische Gesamtkraft von mindestens 600 µN bei einem Stellweg von etwa 2 µm. Das Mikrorelais wird mit den Prozessen der Oberflächen-Mikromechanik realisiert. Die elektro-mechanischen Strukturen (Relaisanker und Elektroden) bestehen aus Polysilizium. Der Schalt- ist vom Lastkreis galvanisch durch eine Siliziumnitridschicht getrennt und die Kontakte bestehen aus Gold. Nach einer Initialisierung des drehbar gelagerten Relaisankers führt dieser die Schaltfunktion durch eine Bewegung normal zum Substrat aus, wobei ein Brückenkontakt zwei Gegenkontakte elektrisch leitend verbindet. Das Schaltverhalten des Relais wird messtechnisch untersucht und alle relevanten Kennwerte aufgenommen. Das Relais benötigt eine Ansteuerspannung von etwa 35 Volt. Der Kontaktwiderstand beträgt 1.3 Ohm, der Durchgangswiderstand 6.5 Ohm, der Sperrwiderstand mehr als 100 GOhm und die Spannungsfestigkeit 150 Volt. Das Relais wird bei Normaldruck betrieben, so dass die Luftdämpfung (Squeeze-Film-Damping) das dynamische Schaltverhalten bestimmt. Schon bei der analytischen Berechnung mit Hilfe der Reynoldsgleichung zeigt sich die Prellfreiheit des Schaltvorgangs, wobei trotz der hohen Dämpfung eine Einschaltzeit von unter 150 µs erreicht wird. Wenn die Belastung auf den untersten Trockenlastbereich (Lasten unter 5 V / 100 µA) beschränkt bleibt, beträgt die Lebensdauer mindestens 10E6 Schaltspiele. Die Arbeit wird ergänzt durch eine ausführliche tabellarische Übersicht bisher veröffentlichter Mikrorelais

The flapping flight of birds:Analysis and application

De aerodynamica van slagvlucht bij vogels is eigenlijk helemaal niet zo duidelijk en bekend als vaak wordt gedacht, zoals tijdens recente studies aan het licht kwam. De aerodynamische mechanismen tijdens actieve slagvlucht verschillen namelijk behoorlijk van de aerodynamica van bijv. vliegtuigen. Tijdens langzame slagvlucht treden mechanismen op die veel gelijkenis vertonen met insectenvlucht waarvan de slagvlucht zich kenmerkt door relatief hoge opwaartse krachten en grote manoeuvreerbaarheid: Bovenop de vleugels ontwikkelen zich meelopende wervels tijdens iedere vleugelslag. Deze zgn. voorkantwervels maken het insecten en dus ook vogels mogelijk om zeer hoge opwaartse krachten op te wekken. Dergelijke hoge krachten zijn nodig om in de lucht te blijven bij lage snelheid en ook nog nauwkeurig te kunnen manoevreren. Bij de analyses in dit proefschrift is gebruik gemaakt van continue 3D-stromingsmetingen aan modellen van vleugels die de slagvlucht exact nadoen, om zo na te gaan hoe de wervels zich ontwikkelen tijdens een vleugelslag en hoe dat proces beheerst of beïnvloed kan worden. Onze inzichten zijn zowel verklarend als ook zeer geschikt voor toepassingen op bijv. relatief kleine onbemande vliegtuigen: Door de bijzondere aerodynamica tijdens slagvlucht combineren vogels de hoge manoevreerbaarheid van een helicopter met de efficientie van een zweefvliegtuig. Windstunnel-tests met een prototype wat eveneens beide kenmerken combineerde lieten zien dat onbemande kleine vliegtuigen die slagvlucht met zweefvlucht combineren inderdaad hoge manoevreerbaarheid aan hoge aerodynamische efficientie koppelen, precies zoals onze inspiratoren, de vogels. Deze combinatie kan een grote stimulans zijn voor verdere ontwikkleing en toepassing van kleine ombemande vliegtuigen voor velerlei doelen

Particle Image Velocimetry for MATLAB: Accuracy and enhanced algorithms in PIVlab

PIVlab is a free toolbox and app for MATLAB®. It is used to perform Particle Image Velocimetry (PIV) with image data: A light sheet illuminates particles that are suspended in a fluid. A digital camera records a series of images of the illuminated particles. The input images are divided into sub-images (interrogation areas), and for each of these, a cross-correlation is performed. The resulting correlation matrix is used to estimate the most probable displacement within each interrogation area. PIV is extensively used for flow analyses where a thin laser sheet illuminates suspended particles in the fluid, but also for other moving textures, like cell migration or ultrasonic images. This paper presents several improvements that were implemented in PIVlab, enhancing the robustness of displacement estimates. The benefit of these improvements is evaluated using experimental images and synthetic images of particle and non-particle textures. Linear correlation and repeated correlation increase the robustness and decrease bias and root-mean-square (RMS) error of the displacement estimates. Particle images have a significantly lower bias and RMS error than non-particle images

PIVlab – Towards User-friendly, Affordable and Accurate Digital Particle Image Velocimetry in MATLAB

Digital particle image velocimetry (DPIV) is a non-intrusive analysis technique that is very popular for mapping flows quantitatively. To get accurate results, in particular in complex flow fields, a number of challenges have to be faced and solved: The quality of the flow measurements is affected by computational details such as image pre-conditioning, sub-pixel peak estimators, data validation procedures, interpolation algorithms and smoothing methods. The accuracy of several algorithms was determined and the best performing methods were implemented in a user-friendly open-source tool for performing DPIV flow analysis in Matlab

Capturing of the internal mechanics of liquid-granular flows comprised of polydisperse spherical particles

This paper presents a series of flume experiments designed to examine the motion and arrest of concentrated granular-fluid flows, with a view to understanding the role of polydispersity in debris flows. A non-intrusive technique is used to investigate the internal behaviour of small scale experimental flows. Three different particle size distributions comprised of polydisperse spherical particles and one with the finer component made of angular particles were analysed. The choice of using spherical shaped particles was made to improve the visualization of the internal mechanics without reducing overmuch the complexity involved in the study of these flows. We examined and compared the internal velocities of the flows and their depositional spreads. While the optical performance of the non-intrusive technique was improved, some of the characteristics commonly seen in these types of granular flows were not observed. Velocity profiles obtained in the body of the flows were similar in shape but with differences in velocity magnitude depending on the amount of fines and the angularity of the particle in one case. Depositional runouts between flows were similar at low inclinations when little internal energy was supplemented to the system or when the viscous effects dominated the mechanics at steeper angles