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6. Voruntersuchungen und<br />
Plausibilitätskontrolle des<br />
Simulationsmodells<br />
Zusammenfassung: In diesem Kapitel wird zunächst das verwendete Simulationsmodell<br />
allgemein vorgestellt, wozu auch die angenommenen Rahmenbedingungen<br />
gehören. Insbesondere wird dazu auch auf den Eekt der Bodenionisierung<br />
eingegangen und dessen Umsetzung in der Simulation gezeigt. Anschlieÿend<br />
wird das Simulationsmodell mit verschiedenen Methoden validiert und die<br />
Entscheidung, ausschlieÿlich stationäre Erdungssimulationen zu verwenden, begründet.<br />
6.1. Allgemeines zum Simulationsmodell<br />
6.1.1. Verwendete Simulationssoftware<br />
Zu Beginn des Forschungsprojektes wurden zunächst die am Markt erhältlichen Simulationssoftware-Pakete<br />
für elektrische Feldsimulationen gesichtet, unter anderem<br />
AnSYS, COMSOL Multiphysics und CST EM Studio. Nach einer Testphase mehrerer<br />
Kandidaten und einem Auswahlverfahren el die Wahl schlieÿlich auf die Software<br />
COMSOL Multiphysics, da diese Software unter anderem bereits zum damaligen<br />
Zeitpunkt elektrische Strömungsfelder mit nichtlinearen Materialien (zur Berücksichtigung<br />
von Bodenionisation, vgl. Kapitel 6.1.3) beherrschte 1 und gleichzeitig eine<br />
gute Benutzbarkeit bot. Dabei kam neben dem Basispaket von COMSOL auch das<br />
Zusatzpaket AC/DC Module zum Einsatz, da dieses einige für elektrische Feldsimulationen<br />
hilfreiche Simulationsmodi komfortabel vordeniert.<br />
Als Solver kam dabei derjenige für stationäre Strömungsfelder zum Einsatz, das<br />
heiÿt, es wurden Gleichstrom-Simulationen durchgeführt. Dies erscheint bei einem<br />
transienten Vorgang wie einem Blitzeinschlag zunächst widersinnig, erlaubt aber einen<br />
deutlich verringerten Aufwand an Rechenzeit für jede einzelne Simulation. Dass<br />
dieser Ansatz ausreichend genaue Ergebnisse liefert, wird in Kapitel 6.2.1 gezeigt.<br />
Der Blitzstrom wurde bei jeder Simulation über eine Schnittäche in der Regel<br />
die Nachbildung einer Erdungsfahne über die Randbedingung (boundary condition)<br />
Port als fest vorgegebener Gesamtstrom in die Erdungsanlage eingespeist.<br />
1 CST EM Studio wird voraussichtlich in der Version 2013 erstmals ebenfalls nichtlineare Materialien<br />
in elektrischen Strömungsfeldern berücksichtigen können.<br />
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