Software

OOPDE: FEM für MATLAB

OOPDE ist eine objektorientierte Toolbox für die Lösung von partiellen Differentialgleichungen mittels der Methode der Finiten Elemente.
OOPDE bietet eine Sammlung von MATLAB Klassen für die Lösung von PDEs in 1D, 2D und 3D.
Eigenschaften:
Gittergenerator für 2D Dreieckselemente, 3D Tetraeder und Prismenelemente.
Lagrange-1 Elemente für 1D 2D und 3D, Bilineare Elemente für 3D.
Assemblierung der Matrizen für Konvektions-Diffusions Gleichung.
Abstrakte Klasse pde als Mutterklasse benutzerdefinierter Klassen.

OOPDE ist für die Lehre und Forschung gedacht. Es lassen sich auf Grund der einfachen Struktur auch mit wenig Programmiererfahrung eigene Anwendungen erstellen und vorhandene Strukturen erweitern.

Derzeitige Entwickler: U.P. Eine Kurzanleitung kann hier heruntergeladen werden: Quickstartguide

Falls sie eine Vorabversion von OOPDE für ihre Projekte nutzen wollen, können sie einen aktuellen Schnappschuss per E-Mail anfordern.

Projekte, die OOPDE benutzen

Multiphysik-Simluationen von Oxidkeramischen Batterien

Viktoria Erfurt und Robert Spatschek, Institut der Energie- und Klimaforschung 2, Forschungszentrum Jülich

Ziel der Modellierung ist die Vorhersage der Oxidationskinetik des Speichermaterials einer wiederaufladbaren Oxidkeramischen Batterie (engl. Rechargeable Oxide Battery, ROB). Die Modellierung der ROB erfordert gleichzeitige Betrachtung einerseits der Strömungsvorgänge in der Gasphase und durch die porösen Medien und andererseits der chemischen Wechselwirkungen zwischen Gas und Feststoff. Daraus resultieren steife Gleichungssysteme mit nichtlinearen und inhomogenen Zusammenhängen zwischen den einzelnen dynamischen Größen. Eine konsequente Ausnutzung der dünnbesetzten Matrizenstruktur und der Einsatz von Finite-Elemente-Verfahren ermöglichen hierbei das Lösen solch physikalisch und mathematisch komplexer Systeme mit einem überschaubaren Rechenaufwand.

Thermische Simulation eines Metallbandes in einer Walzstraße

Alexander Nam, Institut für Metallformung, TU Bergakademie Freiberg

Thermische Simulation eine Walzstraße. Aufgabe ist die Analyse der thermischen Vorgänge bei der technologischen Linie für die Magnesiumbandherstellung, beginnend vom Wärmen des gießgewalzten Vorbandes bis zum Walzen des fertigen Halbzeuges. Dabei sind die thermischen Modelle in jedem technologischen Herstellungsstadium zu entwickeln.

Abb. Magnesium Coil nach 4000 Sekunden im Heizofen.

CaRMa - Catalyst Research with Mathematics

Martin Ullmann, Inst. für Energieverfahrenstechnik und Chemieinginieurwesen, TU Bergakademie Freiberg

Software für die Modellierung von 3-Wege Automobilkatalysatoren. Die Modellierung von Automobilkatalysatoren erfordert die Lösung eines komplexen Systems von zeitabhängigen partiellen Differentialgleichungen in 1D, 2D und 3D Ortsgebieten, wobei die Skalen von Mikrometer bis zu Zentimeter reichen. Damit ist dies ein typisches Multiskalen/Multiphysik Problem.

MATLAB Expo 2014 CaRMa und OOPDE waren mit einem Poster auf der Matlab Expo 2014 in München vertreten. Poster download CaRMa Poster

pde3path

Hannes Uecker, Daniel Wetzel. Uni Oldenburg

pde123path ist die geplante Nachfolgeversion von pde2path. pde2path benutzt bereits einige Funktionalität aus der PDE Toolbox Erweiterung (Konvektion, Utilities für die Geometrie und Randdaten,…), auf der OOPDE basiert.

Die aktuelle Version pde2path wird entwickelt von H. Uecker, D. Wetzel und J. Rademacher. Webseite pde2path: pde2path Abb. Eine Lösung der Schnakenberg Gleichung in 3D. Isoflächenplott.

Studentische Arbeiten

Andreas Himmel, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Institut für Automatisierungstechnik. “Parameteridentifikation PDE-beschränkter Systeme”, Masterarbeit.

Pascal Friedrich, TU-Darmstadt, Fachgebiet für Technische Thermodynamik. “Simulation von Erdwärmespeichern”. Bachelorarbeit.

pdetool

Der Vorläufer von OOPDE. Ergänzende Funktionen für die Matlab PDE-Toolbox. Download: pdetool

PVTool

PVTool ist ein Softwareprojekt, das zum Ziel hat, eine automatisierte Wahl einer optimalen Fortschrittsvariable für die Tabellierung von chemischen Reaktionsdaten zu realisieren. Die Optimierung basiert auf genetischen Algorithmen, das Optimierungsziel ist eine (streng) monotone Fortschrittsvariable, sowie relativ frei wählbare Bewertungen der Abbildungseigenschaften der Fortschristvariable bezüglich der Daten.

PVTool ist eine Kooperation mit dem Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen.

Artikel: Uwe Prüfert, Sandra Hartl, Franzsika Hunger, Danny Messig, Christian Hasse, and Michael Eiermann. The automatised choice of an optimal progress variable for chemistry tabulation – A constrained control approach. Flow, Turbulence and Combustion. 94 (2015) 3, pp 593–617 PVTool paper