ThermoBondLib: Thermo-Bondgraphenbibliothek zu Dymola/Modelica

Kurzbeschreibung

Bondgraphen beschreiben die Leistungsflüsse durch ein physikalisches System. Nachdem die Begriffe der Energieerhaltung und Leistungsflusskontinuität für alle physikalischen Systeme Gültigkeit haben, bieten sich Bondgraphen für die Modellierung aller physikalischer Phänomene an.

Die Bondgraphen stellen ein intuitiv ansprechendes Modellierungswerkzeug dar, welches es ermöglicht, die Dynamik physikalischer Prozesse tiefgründig zu verstehen und erklären. Somit eignen sich Bondgraphen sowohl als didaktisches wie auch als praktisches Werkzeug zur Modellierung solcher Systeme.

Bei den Thermo-Bondgraphen handelt es sich um eine Erweiterung der gewöhnlichen Bondgraphen. Gewisse thermische Phänomene, wie Wärmeleitung und Strahlung, lassen sich mittels gewöhnlicher Bondgraphen darstellen. Bei der Modellierung konvektiver Flüsse jedoch ergibt sich eine Schwierigkeit, da zusammen mit der Wärme immer auch Masse und Volumen verschoben werden.

Thermo-Bondgraphen beinhalten drei parallele Stränge, wobei einer den Massentransport berechnet, während der Zweite den damit gekoppelten Volumenfluss beschreibt und der Dritte den mit der Masse transportierten Entropiefluss ermittelt.

Thermo-Bonds sehen aus wie gewöhnliche Bonds, sind aber in der Bibliothek in roter Farbe gezeichnet. Ihre Konnektoren verbinden 11 statt nur 3 Variablen. Intern sind die Thermo-Bonds aus gewöhnlichen Bondgraphenelementen (schwarze Bonds) hergestellt. Somit muss die Bibliothek der gewöhnlichen Bondgraphen ( BondLib) immer zusammen mit der Thermo-Bondgraphenbibliothek geladen werden.

Historische Entwicklung

• Die Entwicklung von ThermoBondLib geht auf ein Forschungsprojekt zurück, welches Jürgen Greifeneder während seines Studienaustauschaufenthalts an der University of Arizona bearbeitete. Die Resultate dieser Forschung sind in Jürgen's Diplomarbeit festgehalten, welche Jürgen bei seiner Heimuniversität, der Universität Stuttgart, einreichte. Jürgen entpuppte sich als hervorragender und äusserst ehrgeiziger Student, der das Wissen auf dem Gebiet der Bondgraphenbeschreibung konvektiver Flüsse ganz wesentlich vorantrieb. Jürgen's Arbeit führte bereits zu sechs wichtigen Veröffentlichungen [1-6]. Jürgen's Studienaufenthalt in Tucson wurde vom Programm E3 der Europäischen Union unterstützt.

• Im Jahre 2002 wurden Jürgen's Programme, welche ursprünglich noch ohne graphisches Interface unter Dymola Version 3 entwickelt worden waren, auf Dymola/Modelica Version 4 umgeschrieben, wobei nun auch eine graphische Oberfläche dazu kam. Dies führte zu einer ersten Version von ThermoBondLib [4].

• Im Jahre 2005 wurde eine erweiterte und voll dokumentierte Version von ThermoBondLib erstellt. Dies ist die Version, die auf dieser Webseite zur Verfügung gestellt wird.

Wichtigste Publikationen

1. Greifeneder, J. and F.E. Cellier (2001), Modeling Convective Flows Using Bond Graphs, Proc. ICBGM'01, 5^th 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, 5^th 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, 13^th European Simulation Symposium, Marseille, France, pp. 758-766.

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

5. Cellier, F.E. and J. Greifeneder (2008), ThermoBondLib - A New Modelica Library for Modeling Convective Flows, Proc. 6^th International Modelica Conference, Bielefeld, Germany, Vol.1, pp. 163-172.

6. Cellier, F.E. and J. Greifeneder (2009), Modeling Chemical Reactions in Modelica By Use of Chemo-bonds, Proc. 7^th International Modelica Conference, Como, Italy, pp. 142-150.

Sponsoren

• Europäische Union

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