Beschreibung

Homrea ist eine Software von chemischer Kinetik, die es erlaubt, unter gegebenen experimentellen Bedingungen ( Temperatur, Druck, Brennstoff und Konzentrationen der vorhandenen Reaktanten) die zeitliche Verläufe von aller Verbindung zu simulieren.

Als Eingabedateien gibt es :

-eine Input-Datei mit der Liste aller Spezies und den Anfangsbedingungen (input.dat)

-ein Reaktionsmechanismus mit allen Reaktionen und deren Koeffizienten in Arrhenius Form: k = A*T^n * exp(-Ea/RT) (mech.dat)

-eine thermodynamische Datei mit den thermodynamischen Eigenschaften von allen an den Reaktionen teilnehmenden Spezies (thermo.dat)

Aus diesen drei Files wird die Information herausgenommen, um ein gewöhnliches Differentialgleichungssystem (GDS) zu bilden, wo die Konzentrationen die Variablen sind:

dC/dt = f(C,t,C0), wobei C0 die anfänglichen Bedingungen umfasst.

C und C0 sind Vektoren, die die Konzentrationen jeder der n Spezies beinhalten: sie enthalten also einen Mitglied für jede Spezies i : Ci, bzw. C0,i

Dieses GDS wird anhand zwei numerischen Methoden LIMEX und DASSL gelöst.

Danach werden also die Lösungen C(t) gebildet, d.h. die Konzentrationen von jeder Spezies i Ci(t) werden als Funktion der Zeit ausgegeben.

Nun besteht das Problem darin, dass Homrea nie das GDS als Output ausgibt, sondern verwendet sie es direkt zur Lösung, um es dann es zu löschen, wenn es nicht mehr benötigt wird.

Das aktuelle Verhalten von Homrea lässt sich wie folgt skizzieren: Das Differentialgleichungssystem wird dennoch benötigt, um eine Schnittstelle (Kopplung) mit einer anderen Software (PARFIT) zu kreieren, das über sein eigenes Verfahren (DAE) verfügt, um es zu lösen.

Die Ziele des Praktikums bestehen also darin:

1) das Programmieren und Funktionieren von in Fortran geschriebene Homrea gut zu verstehen

2) Homrea so zu modifizieren, dass das Differentialgleichungssystem als Output ausgegeben wird.

3) dieses Differentialgleichungssystem mit dem PARFIT-Solver zu lösen

4) eine Schnittstelle zu schreiben , die eine direkte Verbindung zwischen Homrea und Parfit entstehen lässt.

Letzten Endes muss mit der während des Praktikums entwickelten neuen Schnittstelle Homrea aufgerufen werden, um ein Differentialgleichungssystem zu bilden, das sofort danach durch PARFIT gelöst wird.

Gute Programmierkenntnisse in Fortran werden für diese Arbeit erfordert, sowie eine starke generelle Programmiererfahrung.

Gute mathematische Kenntnisse im Allgemeinen sind wünschenswert, die Grundlagen der Ableitung (Differentiation) und wissenschaftlichen Rechnens müssen zumindest vorliegen.

Contact

Marc Fischer
Reacting flows
Interdisciplinary Center for Scientific Computing (IWR)
Im Neuenheimer Feld 368
Universität Heidelberg

e-mail: marc.fischer@iwr.uni-heidelberg.de
Office: INF 368 (IWR), R 401

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