Greifeneder, Jürgen:
    Modellierung thermodynamischer Phänomene mittels Bondgraphen
     Diplomarbeit an der Universität Stuttgart, Dezember 2001


Kurzfassung (dt.)

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.

Abstract (engl.)

Bond graphs have become important tools for modeling in electrical and mechanical engineering. Some authors explored their use in thermodynamics modeling, yet these researchers predominantly used pseudo bond graphs rather than true bond graphs and limited their work to restricted application
areas only. 
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. 
In contrast, this thesis presents a full conceptual approach for the modeling of thermodynamic systems. No quasi-stationary or steady-state assumptions were used to keep the results of this research effort as general as possible and to pave the way for true dynamic modeling of thermodynamic phenomena away from flow equilibrium. 
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. 
Following a short introduction to bond graph modeling, a general approach to a mathematical description of
convective phenomena is presented, which is then further generalized to multi-phase and multi-element systems. The model of a pressure cooker illustrates the presented methodology. The thermodynamic modeling of simple chemical reactions is then discussed as a further generalization of the
modeling techniques developed in this thesis. A possible way of implementating the models in Dymola is attached as Appendix A. 
Schlüsselworte: Bondgraphen, Objektorientierte Modellierung, Thermodynamik, Dampfkochtopf, Chemische Reaktionen, Phasenwechsel, Kondensationsvorgänge, Mehrstoffsysteme.   Keywords: bond graphs, object oriented modeling, thermodynamics, pressure cooker, chemical reactions, phase transition, multi-element systems.
 

 

Download
Gezippte Postscriptfiles, 2,1 MB:
    200112_Diplomarbeit-Greifeneder.zip
Nachträglich erzeugtes pdf, 1,8 MB:  200112_Diplomarbeit-Greifeneder.pdf
Part of the work is available in English:
[C03]
Greifeneder, Jürgen und François E. Cellier: Modeling Multi-Element Systems Using Bond Graphs. Proceedings European Simulation Symposium and Exhibition (ESS), Marseille 2001, Seiten 758--766, SCS, ISBN: 90-77039-02-3, 2001.

[C02]
Greifeneder, Jürgen und François E. Cellier: Modeling Multiphase Systems Using Bond Graphs. Proceedings ICBGM'2001, International Conference on Bond Graph Modeling and Simulation, Phoenix, AZ, Seiten 285--291, SCS, ISBN: 1-56555-221-0, 2001.

[C01]
Greifeneder, Jürgen und François E. Cellier: Modeling Convective Flows Using Bond Graphs. Proceedings ICBGM'2001, International Conference on Bond Graph Modeling and Simulation, Phoenix, AZ, Seiten 276--284, SCS, ISBN: 1-56555-221-0, 2001.




Jürgen Greifeneder, 28.02.2002 Impressum