النمذجة الشاملة لتحويل الطاقة وأنظمة الدفع

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

تقف مجالات تحويل الطاقة وأنظمة الدفع في طليعة الابتكار التكنولوجي، مما يدفع التقدم في مجال النقل والفضاء وحلول الطاقة المستدامة. في سعيهم لتحسين الأداء والكفاءة، يتجه الباحثون بشكل متزايد إلى أساليب النمذجة الشاملة التي تسد الفجوة بين عمليات المحاكاة 0D و3D. يوفر تكامل مستويات المحاكاة فهمًا أكثر شمولاً للأنظمة المعقدة من خلال الجمع بين نماذج 0D المبسطة والدقيقة مع تمثيلات ثلاثية الأبعاد مفصلة للغاية. في هذا الاستكشاف للنمذجة الشاملة، سننظر في مدى أهمية الجمع بين المنظورين 3D و0D لتصميم وتحليل وتحسين الأنظمة المختلفة مثل محطات الطاقة البخارية ودفع الصواريخ.

تجمع النمذجة الشاملة بين النماذج المبسطة 0D والمحاكاة التفصيلية ثلاثية الأبعاد، مما يسمح للمهندسين والعلماء بالحصول على صورة كاملة لكيفية تفاعل المكونات المختلفة داخل الأنظمة. يأخذ هذا النهج في الاعتبار الصورة الكبيرة والتفاصيل الدقيقة، مما يوفر رؤية أكثر صدقًا لكيفية عمل الأنظمة في العالم الحقيقي.

الشكل 1 إطار النمذجة الشاملة في منصة أكسستريم

تعمل أنظمة تحويل الطاقة والدفع كدورات ديناميكية حرارية، والتي يجب على المهندسين تصميمها وتقييمها وتحسينها. تتطلب عملية المهندس محاكاة لكيفية أداء النظام الجديد أو الحالي ومكوناته في ظل ظروف مختلفة. ومع ذلك، نظرًا للعدد الهائل من المكونات المشاركة في مثل هذه الدورات، فإن الأدوات البرمجية ضرورية للغاية لدراسة تشغيل الدورة وتفاعل المكونات. محاكاة نظام AxSTREAM هي أداة برمجية من SoftInWay تمكن المهندسين من دراسة الدورات وتحسينها باستخدام طرق مثل تصميم التجربة ومونت كارلو. توفر المنصة معملًا افتراضيًا حيث يمكن للمرء تعديل واختبار الإعدادات المختلفة للعثور على أكثر الإعدادات المرغوبة، سواء في الحالات المستقرة أو في الظروف العابرة.

الدورة المركبة في محاكاة نظام AxSTREAM — الشكل 2: دورة البخار والغاز المشتركة على غرار محاكاة نظام AxSTREAM

في شبكات الموائع الحرارية، يتحرك السائل عبر عناصر مختلفة بضغوط ودرجات حرارة وسرعات محددة. يتفاعل كل عنصر مع العناصر الأخرى بطرق فريدة، وتحدد هذه التفاعلات خصائص كل مكون. في سياق الدورات الديناميكية الحرارية، يواجه المهندسون مهمة نمذجة شبكات الموائع الحرارية لمحاكاة تدفق السوائل والحرارة عبر العناصر. يتطلب القيام بذلك تقسيم نموذج مسارات السوائل، وأسطح التبادل الحراري، والهياكل الصلبة إلى عناصر متصلة أحادية الأبعاد. ويساعد ذلك على التقاط التفاعلات المعقدة بين المكونات المختلفة، مما يوفر فهمًا تفصيليًا لديناميكيات الموائع الحرارية داخل النظام.

محاكاة نظام AxSTREAM يتفوق في كل من النمذجة على مستوى النظام ونمذجة شبكة السوائل الحرارية. في حين أن الأداة تسهل عملية نمذجة الاثنين بشكل منفصل، إلا أنها تسمح أيضًا بربطهما في تمثيل موحد. تتضمن المنصة مكتبة تضم أكثر من 100 عنصر متنوع 0D و1D يمكن الوصول إليها من خلال واجهة سهلة الاستخدام تجعل إنشاء أنظمة 0D و1D المقترنة أمرًا بسيطًا ومباشرًا. على سبيل المثال، يمكن للمستخدمين تصميم محرك توربيني غاز بجميع عناصر 0D الضرورية، ثم ربط تفاصيل نظام الوقود بالنموذج الخاص بهم مباشرة (الشكل 3).

الشكل 3: توربينات الغاز المبردة بحقن الوقود

وبطبيعة الحال، تعتمد النماذج الجيدة على عناصر دقيقة مستمدة من بيانات الأداء الدقيقة وتفاصيل المكونات الشاملة. في AxSTREAM تعمل وحدات مسار التدفق على تسهيل ذلك من خلال توفير طرق متعددة لتحديد بيانات الأداء. يمكن للمستخدمين استيراد خرائط أداء المكونات إلى محاكاة نظام AxSTREAM النماذج، على الرغم من أن الدقة قد تكون محدودة بالنسبة لدراسات تأثير التدفق الثانوي. وبدلاً من ذلك، التصميم من الداخل اكسستريم يسمح بتحليل التدفق المتوسط 1D و2D في ظل ظروف محددة، مما يعزز الدقة. للحصول على تنبؤات متقدمة، الاستفادة من الذكاء الاصطناعي في الداخل اكسستريم يوفر خيارًا متطورًا، مما يضمن قدرة المستخدمين على تصميم نهجهم لتلبية متطلبات التحليل المحددة.

تعمل نماذج الذكاء الاصطناعي للتعلم الآلي من SoftInWay على تسهيل التصميم الأولي للآلات التوربينية. وبضغطة زر واحدة، تقوم هذه النماذج ببناء أشكال هندسية ثلاثية الأبعاد كاملة وتنتج خرائط الأداء تلقائيًا - وهي مناسبة تمامًا محاكاة نظام AxSTREAM. يتيح ذلك للمستخدمين التركيز على النماذج عالية المستوى بينما يقوم الذكاء الاصطناعي بإنشاء آلات واقعية.

الشكل 4: التصميم التوليدي في منصة أكسستريم

اكسستريم يدمج أيضًا وحدات إضافية، بما في ذلك AxCFD لتحليل العقود مقابل الفروقات، اكسستريس كحل للعناصر المحدودة، ووحدات ل تحمل و الديناميكا الدوارة. بمجرد إنشاء الجهاز، يضمن التحقق من الصحة في هذه الوحدات حلولاً وبيانات أداء أكثر دقة.

اكسستريم تبرز كأداة محورية في مجال تطوير نظام الطاقة. ومن خلال دمج النمذجة على مستوى النظام ونمذجة شبكة السوائل الحرارية من خلال أساليب 0D-3D، فإنه يوفر فهمًا شاملاً للأنظمة المعقدة. يتم التأكيد على قدرة منصة البرمجيات هذه على التكيف من خلال قدرتها على الجمع بين عناصر النمذجة المتنوعة، وبالتالي تسهيل تحسين الدورة بشكل فعال. اكسستريم يضيف مساهمة كبيرة من خلال توفير بيانات أداء دقيقة، مع استخدام منهجيات مبتكرة مثل الذكاء الاصطناعي للنمذجة التنبؤية. تكملها وحدات مخصصة، اكسستريم يضمن التحقق القوي من الحلول وبيانات الأداء. إنه لا يعمل فقط على تسريع التطور التكنولوجي ولكنه يضمن أيضًا التوافق ويتضمن دعمًا فنيًا ثابتًا. المضمون، اكسستريم يظهر كمجموعة أدوات مطلوبة بشدة للنمذجة الشاملة وتحسين تحويل الطاقة وأنظمة الدفع.

مهتم بمعرفة المزيد حول اكسستريم؟ ابقى على تواصل! راسلنا عبر البريد الإلكتروني على Sales@softinway.com لإعداد عرض توضيحي خاص.