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Open Access
Interaktive, vergleichende Visualisierung von Figurennetzwerken
(2017) Schütz, David
Immer häufiger greifen Literaturwissenschaftler auf maschinelle Unterstützung zurück, um literarische Texte zu analysieren. Denn die automatische Analyse ist nicht nur deutlich schneller als die manuelle, Ergebnisse können auch übersichtlich mit der Hilfe von visuellen Strukturen auf dem Bildschirm dargestellt werden. Darüber hinaus geben die Visualisierungen nicht nur einen guten Überblick über die explorierte Datenmenge, sondern ermöglichen auch durch verschiedene Werkzeuge eine detaillierte Analyse des Textes. So können Figurennetzwerke, welche Entitäten und deren Relationen innerhalb eines literarischen Textes beschreiben, graphisch dargestellt werden. Häufig sind Analysten daran interessiert, wie sich Figurennetzwerke über die Handlung eines Buches hinweg verändern. Auch bietet der Vergleich zweier Figurennetzwerke forschungsrelevante Informationen. In dieser Arbeit wird ein Konzept vorgestellt, um mehrere Figurennetzwerke gleichzeitig darzustellen und vergleichen zu können. Dabei wird eine visuelle Struktur konzipiert, welche zwei Figurennetzwerke in einer hybriden Darstellung aus Superimposition und Explicit Encoding vergleicht. Durch verschiedene Filtermethoden und eine Zoomfunktion ist es möglich, die als Node-Link Diagramm oder Adjazenzmatrix dargestellten Figurennetzwerke, genauer zu untersuchen. Anschließend wird das Konzept als webbasierte Anwendung implementiert und präsentiert. In einem vorgestellten Anwendungsfall wird die Bedienung und Praktikabilität der Anwendung gezeigt. Zuletzt wurde das System verschiedenen wissenschaftlichen Mitarbeitern der Literatur- und Sozialwissenschaften vorgestellt. Die Rückmeldung der Experten war dabei durchweg positiv und es wurden verschiedene Erweiterungen der Anwendung diskutiert.
Open Access
Numerische Simulation und messtechnische Evaluierung der Schadstoffemissionen aus Stückholzfeuerungen
(2012) Schütz, David; Baumbach, Günter (Prof. Dr.-Ing. habil.)
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der numerischen Strömungssimulation (CFD) der Stückholzverbrennung in klassischen Kaminöfen im häuslichen Bereich (< 25 kW). Zur Evaluierung des Modells wurden umfangreiche Messungen innerhalb der Brennkammer und im Rauchgas einer Stückholzfeuerung durchgeführt. Das evaluierte Modell stellt eine wertvolle Unterstützung zur schnellen und wirtschaftlichen Entwicklung neuer, emissionsarmer Holzfeuerungen dar. Charakteristisch für den Verbrennungsprozess in einem Kaminofen ist die von der turbulenten Strömung dominierte Vermischung zwischen den Entgasungsprodukten des Holzes und der Luft bei relativ tiefen Verbrennungstemperaturen. Zur Beschreibung der turbulenten, reaktiven Strömung in der Brennkammer wurde im Rahmen der CFD-Modellierung das RNG k-eps; Turbulenzmodell verwendet, wodurch in Kopplung mit dem Eddy Dissipation Concept und einem globalen Reaktionsmechanismus die Verbrennung in der Gasphase abgebildet werden kann. Die Modellierung der Strahlung erfolgte über die Discrete-Ordinates-Methode; die Rußpartikel wurden über das Modell nach Tesner und Magnussen berücksichtigt. Durch die Implementierung der Materialdaten der Brennkammer konnten die Verluste über die Oberflächen berücksichtigt werden. Mit Hilfe der Laserabsorptionsspektroskopie wurden die Konzentrationen der an der Verbrennung maßgeblich beteiligten Spezies lokal in der Flamme ermittelt. Dadurch konnte das verwendete Brenngasfreisetzungsmodell, welches die Zusammensetzung der aus dem Holz unter Verbrennungsbedingungen entweichenden Gase beschreibt, validiert werden. Zusätzlich wurde der modellierte CO-Ausbrand innerhalb der Brennkammer anhand der Messergebnisse bestätigt. Ebenfalls stimmt die berechnete Temperaturverteilung in der Brennkammer mit den Messungen überein. Durch Variation der Luftzahl, der Position der Sekundärluftzuführung und des Primär- zu Sekundärluftverhältnisses ließen sich in der verwendeten Stückholzfeuerung verschiedene Verbrennungszustände realisieren. Das Emissionsverhalten der Feuerung wurde mit den Modellberechnungen qualitativ verglichen. Es zeigte sich, dass die über das CFD-Modell berechneten Emissionen an CO2, O2 und CO gut mit den Messungen übereinstimmten. Die Modellierung der TVOC-Emissionen erfordert dagegen detailliertere Reaktionsmechanismen. Die Rußemissionen konnten nicht plausibel über das verwendete Modell beschrieben werden. Zwar konnte das Rußmodell so angepasst werden, dass es korrekte Ergebnisse für einen stationären Betriebszustand lieferte, eine zuverlässige Vorhersage der Emissionen für eine große Bandbreite an Verbrennungszuständen erfordert dagegen die Entwicklung von genaueren Rußmodellen speziell für Holzfeuerungen.
Open Access
Textured surfels visualization of multi-frame point cloud data
(2021) Schütz, David
Laser scanning devices enable the capturing and storage of scenes and objects in the real world. The corresponding point datasets approximate surfaces where the laser beam of the scanner was reflected. Already today, there is a wide field of applications that visualize point clouds, ranging from preservation of cultural heritages to land surveying. With advances in technology, measuring techniques became increasingly precise and accurate. The associated growth of the captured point clouds offers many opportunities but also challenges. Visualizing billions of points can easily surpass the memory capacities of commercial computers. Furthermore, render times can increase, hindering the dynamic exploration and analysis. In this work, we present a processing pipeline that reduces the complexity of point clouds. As a first step, planar regions of a point cloud are approximated by rectangles. Subsequently, calculated textures and displacement maps allow a more realistic representation of the classified points through rectangles. The generated data is stored in a data structure that supports different level of detail representations based on the camera position, as well as efficient culling of invisible points. Lastly, the data structure is rendered using the OSPRay render engine. In an evaluation, different parameter configurations of our processing pipeline are examined. The collected data is analyzed in terms of render time, memory consumption, and image quality. Furthermore, all results are compared with a sphere-based reference method. Overall, a notable saving in memory consumption can be observed. Meanwhile, image quality and rendering times provide comparable results to the reference method, especially for distant to medium viewing distances. However, the achieved compression rate is dependent on the spatial properties of the point cloud. Datasets with large planar regions allow the consolidations of a high amount of points by a small number of rectangles. Meanwhile, regions with high curvature can cause overlapping geometry and a lower point reduction. All in all, the presented approach enables the rendering of point clouds at different levels of detail. Approximated geometric shapes reduce memory consumption while preserving render times and image quality. Thus, complex point clouds can be visualized more efficiently on commercial computer systems.