Energiebilanz

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engl: finite differences          Kategorie: Level 3 Physik

Allgemeine Informationen hierzu finden Sie zum Beispiel bei wikipedia:Energieerhaltungssatz

Simulation

Eine Energiebilanz in einer CAE-Simulation dient dazu, eine Bilanzierung und Summation aller Energieterme des Simulationsmodells als Kontrolle durchzuführen. Eine Energiebilanz kann insbesondere bei einer expliziten Lösung dazu dienen, eine Abweichung von der stabilen Lösung zu erkennen.

Die Stabilität einer expliziten Lösung hängt im wesentlichen von der Zeitschrittweite ab. Es wird generell empfohlen, eine Zeitschrittweite zu wählen, die ausreichend kleiner als die kritische Zeitschrittweite ist. Als "ausreichend klein" wird im allgemeinen das 0,9-fache der kritischen Zeitschrittweite angesehen.

Eine typische Erscheinung bei einer instabilen Berechnungsfolge einer expliziten Lösung ist eine numerisch bedingte Zunahme der Verschiebungen, Spannungen, Geschwindigkeiten und anderer Größen. Dies ergibt eine Zunahme einzelner Energieanteile und damit der Summe aller Energieanteile. Eine solche Energiezunahme, die physikalisch nicht plausibel ist, deutet auf die numerische Ursache (zum Beispiel Kontaktverhalten, Hourglassing oder andere) hin.