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Dieser Berechnungsmodus gilt für alle Bauteile eines Modells. Er kann für jedes Profil einzeln eingestellt werden und ist entweder
Eine Design- bzw. Auslegungsrechnung dient zur Bestimmung der Nennwerte, die in Off-Design-Berechnungen bei der Verwendung von Kennlinien benötigt werden. Die Nennwerte eines Bauteils werden errechnet und beim Bauteil als Spezifikationswerte eingetragen bzw. übernommen.
Die Nennwerte sind im Komponenten-Eigenschaften-Dialog in blauer Farbe dargestellt und ihr Name endet normalerweise mit einem "N" (Beispiele: M3N, P2N, DP12N).
Üblicherweise finden Design-Rechnungen im Wurzel-Profil (ID = 0) statt. In den Unterprofilen finden Berechnungen normalerweise im Modus Off-Design statt.
Dieser globale Berechnungsmodus kann u. a. eingestellt werden über:
@calcoptions.sim.globalmode (0: Design / 1: Off-Design)
Profile.Configuration.Simulation.GlobalCalculationMode(0: Design / 1: Off-Design)
Ob und wie die Übernahme der Nennwerte ausgeführt wird, kann in den allgemeinen Einstellungen unter Berechnung/Allgemeines mit der Auswahlbox „Berechnete globale Auslegungswerte übernehmen“ eingestellt werden:
Die Bauteile, bei denen zwischen Design und Off-Design Modus unterschieden wird, haben einen Vorgabewert FMODE, der normalerweise auf "Global: 0" eingestellt ist. Das bedeutet, das der globale Berechnungsmodus für dieses Bauteil gilt.
Andere Bezeichnungen für "Design" sind: Nennlast, Auslegungsrechung, Auslegung
Andere Bezeichnungen für "Off-Design" sind: Teillast
Andere Bezeichungen für "Nennwert" sind: Referenzwert, Auslegungswert, Nominalwert (im Eigenschaften Dialog in blau dargestellt)
Andere Bezeichnungen für "Berechnung" sind: Simulation, Validierung
Es kommt vor, dass
Für diese Fälle gibt es für Komponenten die Möglichkeit einer lokalen Teillastrechnung oder einer lokalen Designrechnung.
In einer Designrechnung können einzelne Komponenten von der Auslegung ausgeschlossen werden, in dem man diese in den Modus FMODE = „lokale Teillast“ setzt. Sie verhalten sich dann so, wie sie es in einer Teillastrechnung tun würden - unabhängig vom "globalen Berechnungsmodus". Nennwerte werden nicht übernommen.
Für die meisten Bauteile gibt es den Modus FMODE = „lokales Design“. Für Bauteile, bei denen diese Einstellung aktiv ist, wird immer eine Auslegungsrechnung durchgeführt, ebenfalls unabhängig vom "globalen Berechnungsmodus".
Wenn sich in der Schaltung Bauteile in diesem Modus befinden, wird - auch nach einer globalen Teillastrechnung - in einer Messagebox die Frage nach einer Übernahme der Nennwerte gestellt.
Dabei besteht die Möglichkeit, die berechneten Nennwerte in ein anderes als das aktuelle Profil zu kopieren. Hierzu erscheint eine Auswahlbox, in der das gewünschte Profil selektiert werden kann, in das die Nennwerte kopiert werden sollen.
Wenn man die Check-Box "Alle Vorgabewerte kopieren" anhakt, werden nicht nur die Nennwerte, sondern alle Vorgabewerte übernommen, mit Ausnahme von FMODE selbst. Dadurch entfällt z. B. das manuelle Kopieren, zum Beispiel von ETAI auf ETAIN bei der Dampfturbine Bauteil 6.
Dieser Dialog kann allerdings auch ausgeblendet werden, wenn man die Nennwerte grundsätzlich immer in das aktuelle oder immer in das Hauptprofil übernehmen möchte. Dazu gibt es in den allgemeinen Einstellungen unter Berechnung/Allgemeines eine Auswahlbox „Berechnete lokale Auslegungswerte übernehmen“ mit folgenden Einstellmöglichkeiten:
Das Referenzprofil kann im Profil-Dialog eingestellt werden (Daten --> Profile).
Bei einer Rechnung, bei der sich eine Komponente in einem Identifikationsmodus befindet, wird mit außerhalb der Komponente vorgegebenen Werten z. B. der Wirkungsgrad dieser Komponente oder deren k*A-Wert (Wärmeübertragungsfähigkeit) bestimmt. Diese Vorgaben sind mit Messwertbauteilen oder auf anderem Wege auf den angeschlossenen Leitungen vorgegebene Werte, z. B. auch durch benachbarte Komponenten oder auch durch mit Logikleitungen mit der Leitung verbundene Komponenten.
Eine solche Berechnung im Identifikationsmodus ist sowohl in Design- als auch in Off-Design-Berechnungen möglich.
Zur Identifizierung der Haupteigenschaft einer Komponente (Wärmeübertragungsfähigkeit KA bei Wärmetauschern, Wirkungsgrad ETAI bei Turbinen) kann bei den meisten Bauteilen der Vorgabewert FIDENT genutzt werden. Hat er den Wert 0, befindet sich das Bauteil bezüglich seiner Haupteigenschaft nicht im Identifikationsmodus. Hat er einen anderen Wert (bei verschiedenen Komponenten sind jeweils andere Werte möglich), befindet sich das Bauteil bezüglich seiner Haupteigenschaft im Identifikationsmodus.
Auch weitere (Neben-) Eigenschaften bzw. Vorgabewerte einer Komponente (Druckabfälle, Grädigkeiten etc.) können identifiziert werden - gleichzeitig oder unabhängig voneinander. Die Namen dieser Vorgabewerte enden ebenfalls mit einem N.
Bei der Berechnung einer Komponente im Identifikations- und Design-Modus gleichzeitig werden die Nennwerte dieses Bauteils übernommen und auch der bzw. die identifizierte(n) Bauteilwert(e) (z. B: Wirkungsgrad ETAI wird kopiert nach ETAIN bei Bauteil 6, Grädigkeit DT3S2 wird kopiert nach DT32SN bei Bauteil 10, Druckabfall DP12 wird kopiert nach DP12N oder Druckabfall DP34 wird kopiert nach DP34N bei Bauteil 10).
Bei der Berechnung einer Komponente im Identifikations- und Off-Design-Modus gleichzeitig werden keine Werte übernommen.
Der EBSILON-Lösungsprozess ist eine Matrix-Lösung.
In jedem Bauteil sind charakteristische (nicht-lineare) Gleichungen hinterlegt, die in eine Rechenmatrix eingetragen und bei Start der Simulation zunächst linearisiert und anschließend mit einem impliziten Gauß-Seidel-Algorithmus iterativ gelöst werden.
Diese Iteration wird beendet, wenn die Abweichung vom vorhergehenden Iterationsschritt kleiner ist als der spezifizierte Genauigkeitswert für alle Matrix Zellen. Dafür wird standardmäßig ein Wert von 10^(-6) oder 10^(-7) genutzt.
Komponente 10 ist der Speisewasservorwärmer, der üblicherweise aus einem Abkühlungsteil und einem Kondensationsteil besteht. Ebsilon bietet zwei Methoden, Off-Design Berechnungen durchzuführen. Die vereinfachte Methode setzt voraus, dass die Trennungszone zwischen Abkühlungs- und Kondensationsteil festgelegt ist und sich im Off-Design Modus nicht verändert. Diese Methode kann zu Problemen führen (zu kleine Werte) bei sehr niedrigen Lasten (unterhalb 50%). Die zweite Methode wurde von Prof. Rabek in den sechziger Jahren veröffentlicht und berücksichtigt die Bewegung der Trennungszone. Diese Methode stimmt eher mit der Wirklichkeit überein, ist aber aufwändiger in der Berechnung.