Prof. Dr.-Ing. habil. Bernd Glück

Wärmeleitung · Simulationsmodell ZWEIDIMENSIONALE WÄRMELEITUNG zur Berechnung von stationären und instationären Temperaturfeldern in Festkörpern mit Kanaldurchdringungen und Einsatz von Phasenwandelmaterial (PCM) bei unterschiedlichen Randbedingungen · Formfaktoren für stationäre, mehrdimensionale Wärmeleitung bei n Oberflächen

Zur Berechnung der Wärmeleitung in Festkörpern existiert eine Vielzahl von Modellen, wobei die einfach handhabbaren Modellierungen in der Regel für die eindimensionale Wärmeleitung gelten. So beispielsweise für:

- die stationäre Wärmeleitung in ebenen ein- und mehrschichtigen Wänden, die Wärmeleitung in Rippen usw.

- die instationäre Wärmeleitung in einer halbunendlichen dicken Wand nach einem Temperatursprung oder infolge periodischer Temperaturschwingungen an der Körperoberfläche.

Spezielle Ausführungen finden Sie unter: Wärmeübertragung

Für viele technisch relevante Spezialfälle der stationären Wärmeleitung sind ebenfalls analytische Lösungen erarbeitet worden. So beispielsweise für Rohrregister mit form- oder stoffschlüssig verbundenen Wärmeleitlamellen und für Rohrregister, die in Massivplatten eingebettet sind.

Spezielle Ausführungen finden Sie unter: Wärmeübertragung und LowEx.

Eine weitere Berechnungsstrategie arbeitet bei der stationären Wärmeleitung zwischen Körperoberflächen mit sogenannten Formfaktoren. Die Formfaktoren sind z. B. auch mittels numerischer Simulation bestimmbar.

· Eine Möglichkeit für drei Oberflächen ist vorgestellt in: Erdwärmesonde.

· Eine neuartige, allgemeine Lösung für n Oberflächen findet sich im Bericht Formkoeffizienten (siehe Downloadfenster).

Außer den genannten Spezialfällen gibt es zahlreiche Wärmeleitprobleme, die ausschließlich numerisch zu lösen sind, weil beispielsweise sehr komplexe wärmetechnische Randbedingungen an den Körperoberflächen, Phasenwandelvorgänge des Materials, komplizierte Körpergeometrien usw. vorliegen. Zur Lösung ist eine Vielzahl von professionellen Simulationsmodellen mit speziellen Gittergeneratoren verfügbar. Der Nutzer hat vor allem das entsprechende Programmhandling zu erlernen. Der detaillierte Programminhalt wird nur selten bekannt gemacht.

Das vorliegende Programm wendet sich vor allem an die Lernenden. Sie sollten nicht nur die Programminhalte sondern auch die Komplexität der Wärmeleitprobleme und ihre geeignetste Darstellung (Algorithmierung) erkennen. Hierbei kommt es jedoch nicht auf die "genialste" Lösung an, sondern auf das inhaltliche Grundverständnis. Deshalb wurde versucht, die Zusammenhänge möglichst einfach darzustellen und die eventuell auftretenden Ungenauigkeiten zu benennen. Hat man die einfach gestalteten Algorithmen verstanden, wird man auch den professionellen Programmen entsprechendes Verständnis und Vertrauen entgegenbringen.

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Downloads (kostenfrei)

Die Programminhalte und die Anwenderinformation erhalten Sie als eBook im PDF-Format:
Bericht Wärmeleitung (5,8 MB)

Das Rechenprogramm, zwei einfache Testbeispiele und drei umfangreiche Anwendungsbeispiele finden Sie als zip-Datei im Download "Wärmeleitung".
Wärmeleitung (1 MB)
Rechenprogramm "Waermeleitung" und zugehörige Tests "Test_1" (ebene Wand) und "Test_2" (Kreisquerschnitt mit eingeschlossenem, exzentrisch gelegenem Kreis) sowie die Beispiele "Beispiel_1" (Außenwand mit Balkon als Rippe bei unterschiedlichen Dämmvarianten), "Beispiel_2" (Querschnitt einer Erdwärmesonde) und "Beispiel_3" (gefrorenes Erdreich bei Schwingung der Sonnenlufttemperatur an der Erdreichoberfläche)

Berechnung der stationären, mehrdimensionalen Wärmeleitung mittels Formkoeffizienten bei einer beliebigen Anzahl von Oberflächen ist als eBook im PDF-Format verfügbar:
Bericht Formkoeffizienten (0,8 MB)