Modelica: Einführung

Einführendes Beispiel

Ein mit Wasser gefülltes, zylinderförmiges Gefäss ist über einen in bodennähe angebrachten Schlauch mit einem zweiten, leeren verbunden. Es fliesst so lange Wasser von einem Gefäss zum andern, bis beide Gefässe gleich hoch gefüllt sind. Handelt es sich um eine relativ zähe Flüssigkeit oder weist der Schlauch einen ziemlich kleinen Durchmesser auf, kann das Zeitverhalten dieses Systems durch eine mathematische Funktion beschrieben werden: die Differenz der Pegelstände in den Gefässen nimmt exponentiell mit der Zeit ab, wobei die Zeitkonstante aus Querschnitt der beiden Gefässe, Dichte und Viskosität der Flüssigkeit sowie Länge und Durchmesser des Schlauchs berechnet werden kann. Um diese Aufgabe lösen zu können, braucht man schon einiges an Mathematik. Wird die Strömung turbulent, sind die Gefässe nicht zylinderfömig oder verbindet man eine unter Druck stehende PET-Flasche mit einer zweiten, kann in der Regel keine Inhalts-Zeit- oder Druck-Zeit-Funktion mehr angegeben werden. Im Fach Physik und Systemwissenschaft in Aviatik 2014 lösen die Studierenden solche Probleme schon in den ersten Wochen des ersten Semesters, indem sie ein systemdynamisches Tool einsetzen. Die Methode ist derart einfach, dass wenig Mathematik vorausgestzt werden muss. An andern Hochschulene lösen Studierende solche Probleme meist erst in höheren Semestern, indem sie etwa Simulink einsetzen oder die Differentialgleichung explizit hinschreiben und mit Hilfe eines mathematischen Problems lösen.

Video: Zwei PET-Flaschen]