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--- berechnungen:druckverlauf [2024/05/16 14:01] – [Druckverlaufsberechnung für Barriereschneckengeometrien] cschall
+++ berechnungen:druckverlauf [2026/09/17 09:33] (aktuell) – gelöscht - Externe Bearbeitung (Unbekanntes Datum) 127.0.0.1
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-======Druckverlauf======
-====== Druckverlauf ======
-Für die Berechnung des Druckprofils müssen dieselben Bedingungen wie bei der Durchsatz- bzw. Dosierzeitberechnung erfüllt sein. Dies gilt für alle Eingabedaten ([[eingabe_der_schneckendaten:eingabe_der_schneckendaten|Geometrie]], [[materialdaten:allgemeineangaben|Materialdaten]] und [[eingabe_der_verfahrensparameter:eingabe_der_verfahrensparameter|Verfahrensparameter]]). Zusätzlich muss die Berechnungsstellung (nur //PSI//) vorgegeben werden, für die der Druckverlauf über der Schneckenlänge berechnet werden soll.
-Der Druckverlauf wird bis zum Ort der Schmelzewirbelbildung (OSW) zurück gerechnet. War die Bestimmung dieser Größe aufgrund fehlender Daten nicht möglich, so rechnet REX/PSI bis zum Ende der Einzugszone. Der Verlauf von der Trichtervorderkante bis zum letzten berechneten Punkt wird durch einen logarithmischen Ansatz wiedergegeben.
-Die Druckverlaufsberechnung beginnt an der Schneckenspitze. Mit dem berechneten Durchsatz wird der Druckverlust innerhalb eines Berechnungsintervalls bestimmt und auf den vorherigen Absolutdruck addiert. Der Druck im Schneckenvorraum (an der Schneckenspitze) resultiert aus dem eingestellten Staudruck.
-Der Druckverlauf wird in jedem Schritt isotherm bei der Massetemperatur berechnet und anschließend mit einem Korrekturfaktor multipliziert. Dieser Korrekturfaktor bewirkt physikalisch gesehen, dass die Berechnung bei einer Temperatur durchgeführt wird, welche die Übereinstimmung von Druck- und Durchsatzverhalten ermöglicht. Dies ist erforderlich, da der Durchsatz nach einem gemischt isothermen nicht-isothermen Ansatz, der Druckverlauf jedoch entweder isotherm oder nicht-isotherm berechnet werden muss.
-===== Druckverlaufsberechnung für Barriereschneckengeometrien =====
-Um wie oben beschrieben eine Barriere zu rechnen, muss die Annahme eines gleichen Druckgradienten getroffen werden. Da jedoch jede zusätzliche Annahme die Ungenauigkeit der Simulation erhöht, wurde zur Eliminierung dieser Annahme das sog. Knotenpunktverfahren implementiert, dessen Berechnungsablauf ähnlich der FEM-Berechnungsmethode ein Gitternetz im Strömungsgebiet generiert.
-Hierbei werden einzelne Intervalle gebildet für Barrieresteg, Feststoff- und Schmelzekanal und für jede Strecke zwischen den einzelnen Bilanzpunkten wird die Änderung der Strömung durch die lineare Druck-Durchsatzgleichung beschrieben. Diese Gleichungen bilden ein lineares Gleichungssystem. Die Gleichungen beschreiben nur die Strömungsentwicklung entlang der Kanalrichtung, so dass das aufgestellte Netz der Unterteilung der Geometrie in die geforderten Intervalle konstanter Bedingungen entspricht
-ToDo: Neele Abbildung 9.13 überarbeiten
-Um das sich ergebende Gleichungssystem mit den bekannten Lösungsalgorithmen lösen zu können, muss es durch die Berücksichtigung von Randbedingungen reduziert werden.
-ToDo: Neele Abbildung 9.14 überarbeiten
-Bei der geschlossenen Barrierezone kann der Massestrom, der in Kanalrichtung zum ersten Knoten hin bzw. vom letzten Knoten weg zeigt, gleich null gesetzt werden. Wird hingegen eine offene Barrierezone berechnet, genügt die Änderung der Randbedingung, um diese Bauform berechnen zu können. Hier wird aufgrund der fehlenden geometrischen Trennung die Druckdifferenz zwischen den jeweils ersten bzw. letzten Knoten des Feststoff- und Schmelzekanals gleich null gesetzt.
-Für eine eindeutige Lösung des Systems muss der Massestrom bekannt sein. Dieser wird daher in einem ersten Schritt berechnet, in dem die Schneckengeometrie ohne Berücksichtigung der Barrierezone simuliert wird. Mit dem Ergebnis wird dann der Druckverlauf in der Barrierezone bestimmt und beim nächsten Iterationsschritt bei der Berechnung der gesamten Schneckengeometrie mitberücksichtigt.
-===== Druckverlaufsberechnung für Wave-Schnecken =====
-ToDo: Anpasssen wenn MA Gödeke fertig ist