에너지 변환 및 추진 시스템의 전체적인 모델링

에너지 변환 및 추진 시스템의 전체적인 모델링

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에너지 변환 및 추진 시스템 분야는 기술 혁신의 선두에 서서 운송, 항공우주 및 지속 가능한 에너지 솔루션의 발전을 주도하고 있습니다. 최적화된 성능과 효율성을 추구하면서 연구자들은 0D와 3D 시뮬레이션 간의 격차를 해소하는 전체적인 모델링 접근 방식으로 점점 더 전환하고 있습니다. 시뮬레이션 레벨의 통합은 단순하면서도 정확한 0D 모델과 매우 상세한 3D 표현을 결합하여 복잡한 시스템에 대한 보다 포괄적인 이해를 제공합니다. 이번 전체적인 모델링 탐구에서는 증기 발전소 및 로켓 추진 장치와 같은 다양한 시스템을 설계, 분석 및 최적화하는 데 0D와 3D 관점을 결합하는 것이 어떻게 필수적인지 살펴보겠습니다.

전체적인 모델링은 단순화된 0D 모델과 상세한 3D 시뮬레이션을 결합하여 엔지니어와 과학자가 시스템 내에서 다양한 구성 요소가 어떻게 상호 작용하는지에 대한 완전한 그림을 얻을 수 있도록 해줍니다. 이 접근 방식은 큰 그림과 세부적인 세부 사항을 모두 고려하여 실제 세계에서 시스템이 어떻게 작동하는지에 대한 보다 충실한 시각을 제공합니다.

그림 1 전체론적 모델링 프레임워크 AxSTREAM 플랫폼

에너지 변환 및 추진 시스템은 엔지니어가 설계, 평가 및 최적화해야 하는 열역학적 사이클로 작동합니다. 엔지니어의 프로세스에는 새로운 시스템이나 기존 시스템 및 해당 구성 요소가 다양한 조건에서 어떻게 작동하는지에 대한 시뮬레이션이 필요합니다. 그러나 이러한 사이클에 관련된 구성 요소가 엄청나게 많기 때문에 사이클 작동과 구성 요소 상호 작용을 연구하려면 소프트웨어 도구가 절대적으로 필요합니다. AxSTREAM 시스템 시뮬레이션 엔지니어가 다음과 같은 방법을 사용하여 사이클을 연구하고 최적화할 수 있도록 하는 SoftInWay의 소프트웨어 도구입니다. 실험계획법과 몬테카를로. 플랫폼은 안정된 상태와 일시적인 조건 모두에서 가장 바람직한 설정을 찾기 위해 다양한 설정을 조정하고 테스트할 수 있는 가상 랩을 제공합니다.

AxSTREAM 시스템 시뮬레이션의 복합 사이클
그림 2: 증기와 가스의 결합 사이클 AxSTREAM 시스템 시뮬레이션

열유체 네트워크에서 유체는 특정 압력, 온도 및 속도를 갖는 다양한 요소를 통해 이동합니다. 각 요소는 고유한 방식으로 다른 요소와 상호 작용하며 이러한 상호 작용은 각 구성 요소의 특성을 정의합니다. 열역학적 사이클의 맥락에서 엔지니어는 요소를 통한 유체 및 열 흐름을 시뮬레이션하기 위해 열-유체 네트워크를 모델링하는 작업에 직면합니다. 이렇게 하려면 유체 경로, 열 교환 표면 및 고체 구조의 모델을 연결된 1D 요소로 분해해야 합니다. 이는 서로 다른 구성 요소 간의 복잡한 상호 작용을 포착하여 시스템 내의 열 유체 역학에 대한 자세한 이해를 제공하는 데 도움이 됩니다.

AxSTREAM 시스템 시뮬레이션 시스템 수준 모델링과 열유체 네트워크 모델링 모두에 뛰어납니다. 이 도구를 사용하면 두 가지를 개별적으로 쉽게 모델링할 수 있을 뿐만 아니라 통합된 표현으로 결합할 수도 있습니다. 플랫폼에는 결합된 100D 및 0D 시스템을 간단하고 간단하게 생성할 수 있는 사용자 친화적인 인터페이스를 통해 액세스할 수 있는 1개 이상의 다양한 0D 및 1D 요소 라이브러리가 포함되어 있습니다. 예를 들어 사용자는 필요한 모든 0D 요소를 사용하여 가스 터빈 엔진을 모델링한 다음 연료 시스템 세부 사항을 모델에 직접 연결할 수 있습니다(그림 3).

그림 3 연료 분사 기능을 갖춘 냉각식 가스 터빈
그림 3 연료 분사 기능을 갖춘 냉각식 가스 터빈

물론 좋은 모델은 정확한 성능 데이터와 포괄적인 구성 요소 세부 정보에서 파생된 정밀한 요소에 의존합니다. AxSTREAM의 흐름 경로 모듈은 성능 데이터 결정을 위한 다양한 방법을 제공하여 이를 촉진합니다. 사용자는 구성요소 성능 맵을 다음으로 가져올 수 있습니다. AxSTREAM 시스템 시뮬레이션 2차 흐름 영향 연구에서는 정밀도가 제한될 수 있습니다. 또는 내부에서 디자인 액스스트림 특정 조건에서 1D 평균선 및 2D 관통 흐름 분석을 허용하여 정밀도를 향상시킵니다. 고급 예측을 위해 인공지능을 활용 액스스트림 정교한 옵션을 제공하여 사용자가 특정 분석 요구 사항을 충족하도록 접근 방식을 맞춤화할 수 있습니다.

SoftInWay의 기계 학습 AI 모델은 터보 기계의 예비 설계를 용이하게 합니다. 버튼만 누르면 이 모델은 완전한 3D 형상을 구축하고 자동으로 성능 맵을 생성합니다. AxSTREAM 시스템 시뮬레이션. 이를 통해 AI가 현실적인 기계를 생성하는 동안 사용자는 상위 수준 모델에 집중할 수 있습니다.

그림 4 생성적 디자인 AxSTREAM 플랫폼

액스스트림 또한 다음을 포함한 추가 모듈을 통합합니다. AxCFD CFD 분석을 위해, 액스트레스 유한 요소 솔버 및 모듈 베어링회전 역학. 기계가 생성되면 이러한 모듈의 검증을 통해 보다 정확한 솔루션과 성능 데이터가 보장됩니다.

액스스트림 에너지 시스템 개발 영역에서 중추적인 도구로 돋보입니다. 0D-3D 접근 방식을 통해 시스템 수준 모델링과 열유체 네트워크 모델링을 통합함으로써 복잡한 시스템에 대한 포괄적인 이해를 제공합니다. 이 소프트웨어 플랫폼의 적응성은 다양한 모델링 요소를 결합하여 효과적인 주기 최적화를 촉진하는 능력으로 강조됩니다. 액스스트림 예측 모델링을 위한 인공 지능과 같은 혁신적인 방법론을 사용하는 동시에 정확한 성능 데이터를 제공함으로써 상당한 기여를 추가합니다. 전용 모듈로 보완, 액스스트림 솔루션 및 성능 데이터의 강력한 검증을 보장합니다. 이는 기술 개발을 촉진할 뿐만 아니라 호환성을 보장하고 꾸준한 기술 지원을 포함합니다. 본질적으로, 액스스트림 에너지 변환 및 추진 시스템의 전체적인 모델링과 최적화를 위해 꼭 필요한 툴킷으로 떠오르고 있습니다.

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