Klimaskepsis mit dem PC

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Simulation

In der Klimadiskussion begegnet man sehr oft dem Begriff Simulation. Leider ist es äußert selten, daß dabei erklärt wird, wie diese Simulation denn nun funktioniert. Strömungs-, Wärmetransport- oder mechanische Simulationen sind äußert komplex.

Kann man überhaupt mit dem Computer etwas simulieren? Diese Frage wird hier beantwortet, an einem einfachen Beispiel, der Wärmeleitung in einem Stab, ein eindimensionales, stationäres Randwertproblem ohne Wärmequellen. Das Programm heißt "wlgl_st_1d" und verwendet zur Lösung die Finite Volumen Methode.

Später wollen wir die Transportvorgänge Strahlung und Konvektion in weitere Programme einbauen.

Anwenden des Programms

  1. Zuerst entscheiden Sie sich für eine der Programmiersprachen python3, fortran 95 oder C. Es sei python3 empfohlen, da nicht compiliert werden muß und kein Graphikprogramm benötigt wird.
  2. Dann erstellen Sie ein Verzeichnis, in dem Sie das Programm "wlgl_st_1d" laufen lassen wollen.
  3. In diesem Verzeichnis benötigen Sie die alle Quelldateien, die Datei "steuer.txt", die Gitterdatei gitter_fvm_11.dat, die Datei mit den Randbedingungen "rand.dat" und für fortran 95 und C den "makefile". Es bietet sich an, das Archiv herunterzuladen und im Verzeichnis zu öffnen. Das Archiv enthält die jeweilige Quelldateien, die Gitter-, Steuer- und Randbedingungsdatei sowie eine Dokumentation und für fortran 95 und C das makefile. Natürlich können Sie die Dateien entweder einzeln anklicken und speichern, was aber mühselig ist.
  4. Dann öffnen Sie ein Konsolenfenster in diesem Verzeichnis (rechter Mausklick im Fenster des Verzeichnisses, dann "Terminal hier öffnen" klicken).
  5. Führen Sie einen Virenscan über dieses Verzeichnis durch. Z.B. ich benutze clamscan mit dem Befehl clamscan -r -i. Sie können natürlich einen anderen Virenscanner benutzen.
  6. Mit wlgl_st_1d_haupt.py bzw. ./wlgl_st_1d startet man das Programm in der Konsole.

Mit den vorgegebenen Eingabewerten, vorhanden in den Dateien steuer.txt, rand.dat, gitter_fvm_11.dat, errechnet das Programm folgendes Bild:

Man sieht: die errechneten Temperaturen in den jeweiligen Knotenpunkten liegen - wie zu erwarten ist, da es keine Wärmequellen gibt - auf einer Geraden.

Dokumentation

Archiv Python
Hauptprogramm in python3
Zeiteinheit in python3
Steuereinheit in python3
Koeffizientenmatrix in python3
Ausgabeeinheit in python3
Steuerdatei
Gitterdatei
Randbedbedingungsdatei

Archiv FORTRAN 95
Makefile für FORTRAN 95
Hauptprogramm in FORTRAN 95
Steuereinheit in FORTRAN 95
Gittereinleseeinheit in FORTRAN 95
Koeffizientenmatrix in FORTRAN 95
Löser für Lin.GLS in FORTRAN 95
Leser Randbedn. in FORTRAN 95
Übergabeeinheit in FORTRAN 95
Ausgabeeinheit in FORTRAN 95
Steuerdatei
Gitterdatei
Randbedbedingungsdatei

Archiv C
Makefile für C
Hauptprogramm in C
Header zur Steuereinheit in C
Steuereinheit in C
Header zur Gittereinleseeinheit in C
Gittereinleseeinheit in C
Header zur Koeffizientenmatrix in C
Koeffizientenmatrix in C
Header zum Löser für Lin.GLS in C
Löser für Lin.GLS in C
Header zum Leser Randbedn. in C
Leser Randbedn. in C
Header zur Übergabeeinheit in C
Übergabeeinheit in C
Header zur Ausgabeeinheit in C
Ausgabeeinheit in C
Steuerdatei
Gitterdatei
Randbedbedingungsdatei