Modellierung thermodynamischer Phänomene mittels Bondgraphen

Zusammenfassung

Bondgraphen haben sich als leistungsstarkes Modellierinstrumentarium sowohl in der Mechanik als auch in der Elektrotechnik bewährt. Vereinzelte Autoren wagten sich auf das Gebiet der Thermodynamik vor, verwendeten dabei aber i.d.R. Pseudobondgraphen oder beschränkten sich auf spezielle Anwendungsgebiete. In der Arbeit wird ein vollständiger konzeptioneller Ansatz für die Modellierung von thermodynamischen Vorgängen erarbeitet. Dabei werden bewußt keinerlei Quasistationaritäts- oder Gleichgewichtsannahmen verwendet, um diese Arbeit so allgemein als möglich zu halten und den Weg für die dynamische Betrachtung thermodynamischer Prozesse weit weg vom Gleichgewichtszustand vorzubereiten. Nach einer kurzen Einführung in die Bondgraphenmethodik wird die komplexe Aufgabe der Modellierung von Konvektionsvorgängen in Angriff genommen. Das zugehörige Konzept wird sodann auf Mehrphasen- und Mehrstoffsysteme ausgedehnt. Am Ende erscheint der Dampfkochtopf als Anwendungsbeispiel ebenso wie die Simulation einfacher chemischer Reaktionen. Im Anhang A finden sich Programmbeispiele einer möglichen Implementierung in der Simulationssprache Dymola.

Teile der Arbeit wurden bereits auf internationalen Konferenzen vorgestellt. Die zugehörigen (englischsprachigen) Papers sind im Anhang B zusammengestellt.

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Modifiziert: 24. September 2009 -- © François Cellier