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". Am einfachsten ist es, das *.tar-Archiv herunterladen und im Zielverzeichnis zu entpacken. Das Archiv enthält die Quelldateien, die Gitter- und Randbedingungsdatei, die Steuerdatei und die Dokumentation des Programms als *.pdf. Sie können aber auch jede Datei einzeln herunterladen. Dann müssen Sie jeweils den Punkt - also "." - im Dateinamen vor py ergänzen. Sie müssen die Dateinamen von "fluisa_wlgl_st_1d_hauptpy" in "fluisa_wlgl_st_1d_haupt.py","steuerpy" in "steuer.py", "gitterpy" in "gitter.py", "rand_bedpy" in "rand_bed.py", "koeff_matrixpy" in "koeff_matrix.py", "loeser_lgspy" in "loeser_lgs.py" und "ausgabepy" in "ausgabe.py" ändern. Leider war es nicht möglich, die funktionierendem Dateiendungen beizubehalten, da der Server eine Fehlermeldung beim Anklicken ausgibt. Im *.tar-Archiv sind alle Dateiendungen richtig, die Programme sind sofort nach dem Entpacken lauffähig.
  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 fluisa_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.

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
Gittereinheit in python3
Randbedingungseinheit in python3
Koeffizientenmatrix in python3
Löser des LGS in python3
Ausgabeeinheit in python3
Steuerdatei
Gitterdatei
Randbedbedingungsdatei