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Übergangsströmung (DSMC und ITERVAC)

ITERVAC wurde entwickelt, um Massenflüsse und Druckverluste in komplexen Systemen aus vielen Vakuumkanälen berechnen zu können. Das typische Anwendungsgebiet von ITERVAC ist die Knudsenströmung bei isothermalen Bedingungen. Durch seine Verwandtschaft mit MOVAK3D liefert es auch im Molekularströmungsgebiet gute Ergebnisse.

Das Vakuumsystem wird in ITERVAC durch ein Blockdiagramm repräsentiert, welches Elemente und Knoten enthält. Elemente entsprechen den zu simulierenden Vakuumkanälen. Es stehen verschiedene Elementtypen zur Verfügung. Manche sind direkt auf das ITER Vakuumsystem zugeschnitten, andere für generelle Probleme sind ebenfalls vorhanden. Dabei wird jedem Element ein Parametersatz zugeordnet, der u. a. Kanaltyp, Querschnittsfläche und typische Abmaße enthält.

Knoten erfüllen drei Aufgaben: Eine ist das Verbinden von bis zu vier Elementen. Eine andere ist das Anzeigen der Zwischenergebnisse einer Berechnung. Knoten stellen ebenfalls die Eingabedaten einer Simulation bereit. Die Eintrittsknoten enthalten Informationen über die Quelldrücke, die Austrittsknoten repräsentieren die Vakuumpumpen. Mit ihrer Hilfe werden Pumpendruck, Eintrittsfläche und effektives Saugvermögen eingegeben.

Das Ergebnis einer ITERVAC Simulation ist eine Liste verschiedener Daten zu jedem Element (u.a. berechneter Eingangs-, Ausgangsdruck und Leitwert). Ebenso wird der integrale Massenstrom durch das komplette Vakuumsystem berechnet. ITERVAC produziert die Ergebnisse relativ schnell, so dass es das ideale Werkzeug ist, um einen iterativen vakuumtechnischen Designprozess zu unterstützen.

Für Durchströmungsprobleme mit höheren Genauigkeitsanforderungen kann die DSMC-Methode verwendet  werden. Hierzu muß jedoch die zu beschreibende Geometrie in ein Volumenmodell transformiert werden. Der rechnerische Aufwand von DSMC ist beträchtlich höher als der bei der Verwendung von ITERVAC.