Entwicklung von Modellen zur mathematischen Beschreibung konvektiver Strömungen mittels Bondgraphen

Kurzbeschreibung

Bei der mathematischen Modellierung konvektiver Strömungen müssen die Massenflüsse nebst den Entropieflüssen mit berechnet werden. Somit hat die Grundforderung der Theorie der Bondgraphen, dass nämlich alle Leistungsflüsse als Produkt zweier adjugierter Variablen geschrieben werden können, nur noch beschränkt Gültigkeit.

Die Volumenflüsse sind normalerweise bei konvektiven Flüssen mit den Massenflüssen durch die Zustandsgleichung gekoppelt. Somit müssten diese nicht separat geführt werden. Diese Aussage gilt aber nicht mehr, sobald chemische Reaktionen ebenfalls berücksichtigt werden sollen. Aus diesem Grund entschlossen wir uns, von allem Anfang an drei parallele Stränge, einen für den Entropiefluss, den zweiten für den Volumenfluss und den dritten für den Massenfluss parallel mitzuführen.

Zur einheitlichen Darstellung konvektiver Flüsse wurden spezielle Thermo-Bondgraphen entwickelt, die aus drei parallelen Strängen gewöhnlicher Bondgraphen bestehen [5]. Unter Verwendung dieser neuen Thermo-Bondgraphen wurden zunächst konvektive Flüsse reiner Substanzen in homogenen Medien beschrieben [1]. Diese wurden sodann auf Mehrphasensysteme erweitert [2]. Im Anschluss daran erfolgte eine Erweiterung auf die Vermischung mehrerer Substanzen [3]. Schliesslich wurden auch noch chemische Reaktionen modelliert. Diese sind aber bisher erst in Jürgen Greifeneder's Diplomarbeit beschrieben [4]. Die dazu gehörige Publikation wurde noch nicht zur Veröffentlichung eingreicht.

Jürgen's Studienaufenthalt an der University of Arizona wurde vom Programm E3 der Europäischen Union unterstützt.

Wichtigste Publikationen

  1. Greifeneder, J. and F.E. Cellier (2001), Modeling Convective Flows Using Bond Graphs, Proc. ICBGM’01, 5th SCS Intl. Conf. on Bond Graph Modeling and Simulation, Phoenix, Arizona, pp. 276-284.

  2. Greifeneder, J. and F.E. Cellier (2001), Modeling Multi-Phase Systems Using Bond Graphs, Proc. ICBGM’01, 5th SCS Intl. Conf. on Bond Graph Modeling and Simulation, Phoenix, Arizona, pp. 285-291.

  3. Greifeneder, J. and F.E. Cellier (2001), Modeling Multi-element Systems Using Bond Graphs, Proc. ESS'01, 13th European Simulation Symposium, Marseille, France, pp. 758-766.

  4. Greifeneder, J. (2001), Modellierung thermodynamischer Phänomene mittels Bondgraphen, Diplomarbeit, Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik, Universität Stuttgart, Stuttgart, Germany.

  5. Cellier, F.E. and J. Greifeneder (2003), Object-oriented Modeling of Convective Flows Using the Dymola Thermo-bond-graph Library, Proc. ICBGM’03, 6th SCS Intl. Conf. on Bond Graph Modeling and Simulation, Orlando, Florida, pp. 198-204.

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Modifiziert: 13. Juli 2005 -- © François Cellier