Je größer das Simulationsmodell und je mehr Freiheitsgrade eine Simulation hat, umso länger ist auch die Zeit, die zur Berechnung notwendig ist. Gerade wenn transiente Probleme gelöst werden und jeder Zeitschritt berechnet wird, kann die Einsparung an Rechenzeit sich schnell aufsummieren. Grundsätzlich gibt es nun zwei Möglichkeiten dies zu erreichen:
Reduzierung der Modellgröße durch Abstraktionen (z.B. Ausnutzung von Symmetrien)
(+) kein Verlust der Genauigkeit, wenn Bedingungen erfüllt sind
Reduzierung der Freiheitsgrade (weniger Elemente/Knoten)
(-) Je weniger Freiheitsgrade, desto geringer die Genauigkeit der Ergebnisse (Optimierungsproblem zwischen Rechenzeit und Genauigkeit)
Die Möglichkeiten der Abstraktion kann man grob in zwei Gruppen teilen:
Für beide Abstraktionen ist es wichtig, dass die Geometrie und die Randbedingungen die Bedingungen zur Abstraktion erfüllen. So kann es sein, dass die Geometrie die Bedingung für Viertelmodell erfüllt, die Randbedingung jedoch nicht. Um dies zu verdeutlichen, werden nun folgende zwei Beispiele aufgezeigt.
Im ersten Beispiel erfüllt die Geometrie die Bedingung für beide Fälle (Rotation+Ebene) und auch die Randbedingungen können im Fall der 2D Rotation und 2D Ebenen Fall angebracht werden.
Im zweiten Beispiel wird an der oberen Fläche des Rohres eine weitere Temperatur eingeführt, die in der 2D Rotation ebenfalls angebracht werden kann. In der 2D Ebene ist dies nicht möglich. Die Temperatur kann hier nur in der x-y Ebene verlaufen, nicht jedoch aus dieser Ebene heraus (also in y-Richtung), wie durch die Randbedingung der oberen Temperatur gefordert.
Im folgenden werden wir nun ein Beispiel mit einem Vollmodell (3D) und einer Abstraktion durchrechnen und die Ergebnisse vergleichen.