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 erstellen Sie ein Verzeichnis, in dem Sie das Programm "wlgl_st_1d" laufen lassen wollen.
  2. In diesem Verzeichnis benötigen Sie alle Quelldateien, die Datei "steuer.txt", die Gitterdatei gitter_fvm_11.dat und die Datei mit den Randbedingungen "rand.dat". 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. Natürlich können Sie die Dateien entweder einzeln anklicken und speichern, was aber mühselig ist.
  3. Dann öffnen Sie ein Konsolenfenster in diesem Verzeichnis (rechter Mausklick im Fenster des Verzeichnisses, dann "Terminal hier öffnen" klicken).
  4. 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.
  5. Mit python3 wlgl_st_1d_haupt.py startet man das Programm in der Konsole.
  6. Das Programm listet dem Benutzer die Steuerparameter, die in der Steuerdatei enthalten sind, auf.
  7. Ein Klick auf den "weiter"-Button läßt das Programm rechnen.
  8. Es erscheint eine Graphik, die die berechnete Temperaturverteilung im Stab darstellt. Diese wird als .jpg-Bild gespeichert.

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
Steuereinheit in python3
Koeffizientenmatrix in python3
Löser des LGS in python3
Ausgabeeinheit in python3
Steuerdatei
Gitterdatei
Randbedbedingungsdatei