Beispiel  "Implementing the IAPWS-95 standard in MATLAB"

• Eigenschaften von Wasser:
  • kann in drei Aggregatzuständen ("Phasen") vorliegen: Eis, Wasser, Wasserdampf
  • physikalische Eigenschaften kompliziert, z. B. Zusammenhang zwischen Siedepunkt und Druck
    
    • 
  • industriell und wissenschaftlich eminent wichtig bei hohen Anforderungen an die Genauigkeit
  • bedeutende Anwendung: Stromerzeugung in Kraftwerken durch Dampfturbinen
    • 
  • IAPWS: internationale Organisation zur Erforschung von Wasser
    • gegliedert in nationale Verbände
    • Mitglieder u.a. Unis und Firmen (etwa Siemens, General Electric, Vattenfall)
    • gibt Standards zur Berechnung von Wasser-Eigenschaften heraus
  • IAPWS-95: der genaueste, aber sehr aufwändig zu berechnende Standard
• Vorgeschichte:
  • in meinen Thermodynamik-Vorlesungen
    • Berechnung von Prozessen mit Dampfturbinen zur Energieerzeugung
    • verwende Tabellenwerte für Wasser
    • Idee: das muss man doch auch ausrechnen können!
    • am besten in Matlab (dem Standardprogramm für numerische Berechnungen)
  • Frühjahr 2007 Forschungssemester an der HCU
• Artikel:
  • kurze Beschreibung des IAPWS-95-Standards
  • Berechnung der Dampfdruck-Kurve (schwer!)
  • Berechnung aller anderen interessierenden Größen
  • ausgiebige Tests → meine Werte sind besser als alle bisher veröffentlichten
  • Programm auf meiner Homepage frei erhältlich
• Praktische Arbeit:

  • Apr/Mai 2007	Verfahren entwickelt und in Matlab programmiert
    Aug/Sep 2007	Artikel1 mit Didaktik-Fokus geschrieben WATER95 auf Homepage gestellt
    Sep 2007	eingereicht bei GJEE, abgelehnt im Nov.
    Jan 2008	eingereicht bei EJEE, abgelehnt eingereicht bei IJEE, akzeptiert im Apr.
    Mär 2008	Einladung zur IAPWS-Konferenz (alle 5 Jahre) in Berlin
    Jun 2008	Artikel2 über Berechnungsmethode geschrieben
    Sep 2008	korrigierte Version von Artikel1 eingereicht Tagung in Berlin im Hotel Radisson SAS (F1/F2/F3/F4)
    Okt 2008	Artikel2 erscheint in Proceedings
    Dez 2008	Email: Herausgeber IJEE gestorben
    Jan 2009	Artikel1 erscheint im IJEE

• Was hat es gebracht:
  • beide Artikel zusammen 15 mal zitiert
  • WATER95 wird benutzt z. B.
    • Wassereinschlüsse in Stalakmiten untersucht → frühere Klimabedingungen (Uni Bern)
    • Messinstrument für Marssonden zur Analyse von wässrigen Bodenproben → Leben finden (JPL)
    • Wasserdruck in Erdspalten  → Erdbebenvorhersage (University College London)
    • Wassereinschlüsse in Schiefer → Sicherheit von Atommüll-Endlagern (LLNL)
  • ich habe es geschrieben, damit Studenten keine blöden Tabellen mehr brauchen!