Mikroorganismische Konvektion im Lichte eines bildgebenden Verfahrens mit neurohybrider Auswertung. Störmungsinduzierende ciliare Biomotorik und Ansatz zu ihrer Übertragung in die Technik

点击翻译按钮获取中文摘要

Das vorliegende Vorhaben befasst sich mit der Entwicklung und Anwendung eines bildgebenden Mess- und Auswerteverfahrens auf Basis der PIV-Methode zur Analyse von Biokonvektionsvorgängen, welche von Peritrichen Ciliaten erzeugt werden. Es handelt sich hierbei um oberflächengebundene Protozoen, die in Reaktoren zur biologischen Abwasserreinigung wichtiger Bestandteil der Biozönose sind. Sie induzieren durch Bewegung von Wimpern laminare, instationäre und wirbelbehaftete Strömungen. Die geplanten Untersuchungen betreffen Mikroströmungsvorgänge für einzelne Protozoen sowie für Populationsgruppen. Ein weiteres Ziel besteht in der Klärung der Frage, ob sich biotische Partikel (u. a. Einzeller) für die Verwendung als Tracer-Partikel eignen, die Messtechnik also ohne zusätzliche Tracer-Partikel auskommt. Darüber hinaus sollen zur Auswertung der Bilddaten Künstliche Neuronale Netze eingesetzt werden, um sowohl Partikelzuordnungen als auch die Strömungsgeschwindigkeit zu prognostizieren. Um deren Prognosefähigkeit zu erhöhen, soll physikalisches Wissen in die Netze integriert werden. Dies erfolgt durch funktionelle Neuronen, die zunächst analytische Lösungen der vereinfachten strömungsmechanischen Grundgleichungen und in der zweiten Stufe numerische Lösungen widerzuspiegeln vermögen.