Browsing by Author "Etlender, Roman"

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Modellierung und Simulation der Wellenausbreitung in flexiblen hydraulischen Leitungen
(2012) Etlender, Roman; Bischoff, Manfred (Prof. Dr.-Ing. habil.)
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines physikalischen Modells sowie einer passenden numerischen Berechnungsmethode zur Vorhersage der Wellenbewegungen innerhalb von flexiblen hydraulischen Leitungen. Es werden mehrere Rechenmodelle konstruiert, welche innerhalb von Simulationen komplexer hydraulischer Systeme eingesetzt werden können. Das physikalische Modell basiert auf Erhaltungsgleichungen für das Fluid unter Hinzunahme der Bewegungsgleichungen für die Leitungswand. Für die entstehende quasi-zweidimensionale Formulierung werden mehrere Schemen zur Berechnung entwickelt. Die Diskretisierung der Erhaltungsgleichungen basiert auf einer Godunov-Typ Methode zweiter Ordnung, wobei, ausgehend von unterschiedlichen Formulierungen verschiedene numerische Schemen erarbeitet und gegenübergestellt werden. Für die Einbindung eines Berechnungsschemas für die Wandbewegung in das Strömungsberechnungsschema werden eine sequentielle, eine iterativ-gestaffelte und eine direkte Kopplungsmethode konstruiert. Zur Abbildung der Wandbewegung werden sowohl einfache Modelle betrachtet, deren Beziehungen zwischen dem Zustand in der Leitung und der momentanen Dehnung durch algebraische Abhängigkeiten ausgedrückt werden, wie auch Modelle, die die Schwingungen der Leitung in radiale und axiale Richtungen berücksichtigen. Für die entwickelten numerische Schemata wird eine Randbehandlung vorgestellt, welche es ermöglicht die konstruierten Berechnungsverfahren innerhalb von Systemsimulationen zu verwenden. Eine Implementierung des Modells innerhalb einer Systemsimulationsum-gebung wird zur Verifizierungs- und Validierungszwecken verwendet.