Programmbeschreibung

Vortrag zu PVP Thermal 2D

PVP-Thermal 2D ist ein Programm zur Berechnung des instationären Wärmedurchgangs durch beliebige ebene oder rotationssymmetrische Strukturen. Dank seiner einfachen Handhabung eignet es sich sowohl für Maschinen- und Anlagenbauer als auch für Bauingenieure und Architekten.

Die Möglichkeit CAD-Geometrien ohne größeren Aufwand übernehmen zu können, ermöglicht – bei geringstem Modellierungsaufwand – sehr kurzfristig Aufheiz- und Abkühlvorgänge zu analysieren. Insofern eignet es sich bereits für Fallstudien in der Entwurf- bzw. Angebotsphase aber auch direkt (auf einem Laptop) bei Kunden vor Ort.

Die Möglichkeit, thermische Belastungen als beliebige Funktion der Zeit vorzugeben, erhöht den Einsatzbereich dieses Programms. So sind die Temperaturverteilungen sowohl bei schockartiger als auch schwingender Belastung analysierbar.

Die grafische Darstellung der Temperaturverteilungen ist für beliebige Zeitpunkte als Datei abspeicherbar; der zeitliche Verlauf der Temperatur für einzelne, vorher zu definierende Punkte ist als Excel-Tabelle exportierbar.

Damit stehen dem Anwender unter Windows ausreichend Ausgabemöglichkeiten für die Berechnungsergebnisse zur Verfügung, so dass auf eine aufwendige Programmierung detaillierterer Ausgabemöglichkeiten im Hinblick auf eine preiswerte Lösung verzichtet wurde.

Natürlich entbindet das ausgiebig getestete Programm den Anwender nicht von der Prüfung der Plausibilität seiner Ergebnisse.

Nachfolgende Kurzbeschreibung soll dem Anwender die Bedienung des Demonstrationsprogramms ermöglichen.

Einige einfache Geometrien sind als Dateien im Verzeichnis Samples hinterlegt und können sofort geladen werden.

Programmfunktionen

Benutzeroberfläche – Überblick

Da PVP Thermal 2D ein internationales Programm ist, wurde nur eine englische Oberfläche erstellt.

Die graphische Benutzeroberfläche entspricht dem üblichen Windows-Standard mit Titelleiste, Menüleiste, Pulldownmenüs und Scrollleisten. Als Eingabegeräte dienen Tastatur und Maus. Grundlegende Kenntnisse in der Bedienung von Windows-Anwendungen werden vorausgesetzt und daher nicht erläutert.

Bei umfangreichen Input- bzw. Ergebnisdaten ist ein Datenaustausch über die Windows-Zwischenablage (Tastenkombination Strg+C, Strg+V) möglich.

Titelleiste

Menüleiste

Menü File

Mit dem Befehl File > Load pattern kann eine Bitmap- (*.bmp) oder PNG-Datei geladen werden, die als Modell-Grafik für die Berechnung dient. Alternativ kann auf den Button „Load pattern“ geklickt werden.

Mit dem Befehl File > Reload pattern werden die berechneten Temperaturwerte auf „Initial temperature“ Wert zurückgesetzt. Die eingegebenen Randbedingungen bleiben bestehen. Alternativ kann auf den Button „Reload“ geklickt werden.

Mit dem Befehl File > Exit kann das Programm beendet werden. Eine alternative     Möglichkeit ist das Kreuz ganz rechts in der Titelzeile.

Menü Calculation

Mit den Befehlen „Start calculation“ und „Stop calculation“ kann eine Berechnung gestartet oder gestoppt werden.

Alternativ kann auf den Button „Calculate“ bzw. „Stop“ geklickt werden.

Menü View

Mit dem Befehl View > Color gradations kann die Anzahl der Farben gewählt werden, mit der das Temperaturfeld auf der Grafik dargestellt werden soll.

Mit dem Befehl View > Zoom window kann ein zusätzliches Fenster mit vergrößerter Darstellung der Grafik eingeblendet werden. Dabei bildet der Cursor auf der Hauptgrafik den Mittelpunkt der vergrößerten Darstellung.

Eine weitere Möglichkeit ein vergrößertes Bild  zu erhalten ist der Blattkopf „Large Picture“. Sowohl diese Funktion als auch der Zoom können während einer Berechnung gewählt werden.

Menü Help

                        Registrieren

Wenn das Programm zum ersten Mal geöffnet wird, muss in diesem     

Menüpunkt die Registriernummer eingetragen werden.

                        Vertreiber

In diesem Menüpunkt werden die Daten des Vertreibers aufgeführt

Programm starten/beenden

Durch einen Doppelklick mit der linken Maustaste auf das Icon „PVP Thermal 2D“ auf dem Desktop wird das Programm gestartet.

Um es zu beenden gibt es zwei Möglichkeiten:

–          Im Menü File kann der Befehl Exit gewählt werden.

–          In der Titelleiste kann zum Beenden des Programms auf das Kreuz ganz rechts geklickt werden.

Berechnung starten

Alle Materialien werden in verschiedenen Grautönen bzw. Schwarz dargestellt. Randbedingungen werden durch bunte Farben veranschaulicht.

Eingabe der Materialeigenschaften

Für die verschiedenen Materialien können folgende Eigenschaften eingegeben werden:

–          Lambda – Wärmeleitfähigkeit in W/mK

–          Rho – Dichte in kg/m³

–          Cp – Wärmekapazität bei konstantem Druck in J/kgK

Eingabe der Randbedingungen

In diesen Feldern können folgende Randbedingungen eingegeben werden:

–          Alpha_a – Wärmeübergangskoeffizient in W/m²K

–          T – Temperatur in °C

„Pattern horisontal size“

Im Feld „Pattern horisontal size“ wird die Länge der Graphik vom linken bis zum rechten Rand angegeben.

Über den Button am rechten Feldrand kann diese Länge verändert werden, indem zuerst die Länge eines Abschnittes eingegeben und dieser dann markiert wird.

Im Feld „Pattern horisontal size“ wird nun die Länge der gesamten Graphik angegeben.

Rotationssymmetrie-Achse

In diesem Pulldownmenü kann die Rotationssymmetrie-Achse gewählt werden.

Zur Auswahl stehen:

–          Keine

–          Links

–          Rechts

–          Oben

–          Unten

Anfangstemperatur

In diesem Feld kann die Anfangstemperatur für alle Schichten eingegeben werden.

Zeitschrittweite

In diesem Feld kann die Zeitschrittweite eingegeben werden, die Einfluss auf die Genauigkeit und die Dauer der Berechnung hat.

Je größer der Gradient der Temperatur ist, desto feiner sollten die Zeitschritte gewählt werden.

„Time pro calculation“

In diesem  Feld kann die Zeitschrittweite gewählt werden, für die die Ergebnisse ausgegeben werden.

Berechnung starten

Mit den Buttons „Calculate“ bzw. „Stop“ kann die Berechnung gestartet und angehalten werden.

Mit dem Button „Reload“ werden die berechneten Ergebnisse auf „Initial temperature“ zurückgesetzt, die eingegebenen Randbedingungen bleiben jedoch bestehen.

Ergebnisausgabe

Die Ergebnisausgabe erfolgt sowohl in graphischer als auch in tabellarischer Form.

Grafikbeschreibung

In der Grafik wird der Wärmedurchgang anhand einer Farbskalierung dargestellt. Wenn der Cursor auf einen Punkt der Grafik bewegt wird, erscheint in der Temperaturskala ein weißer Balken, der die Temperatur in dem Punkt, auf dem der Cursor sich befindet, wiedergibt.

Tabellenbeschreibung

In einer Spalte der Tabelle wird jeweils der zeitliche Verlauf der Temperatur für einen Punkt dargestellt. Die Koordinaten dieses Punktes sind in dem Tabellenkopf angegeben.