Holistyczne modelowanie systemów konwersji energii i napędu

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Dziedziny konwersji energii i systemów napędowych znajdują się w czołówce innowacji technologicznych, napędzając postęp w transporcie, lotnictwie i rozwiązaniach w zakresie zrównoważonej energii. W poszukiwaniu zoptymalizowanej wydajności i efektywności badacze coraz częściej zwracają się w stronę holistycznych podejść do modelowania, które wypełniają lukę między symulacjami 0D i 3D. Integracja poziomów symulacji zapewnia pełniejsze zrozumienie złożonych systemów poprzez połączenie uproszczonych, ale dokładnych modeli 0D z bardzo szczegółowymi reprezentacjami 3D. W tej eksploracji modelowania holistycznego przyjrzymy się, jak łączenie perspektyw 0D i 3D jest niezbędne do projektowania, analizowania i optymalizacji różnych systemów, takich jak elektrownie parowe i napęd rakietowy.

Modelowanie holistyczne łączy uproszczone modele 0D ze szczegółowymi symulacjami 3D, umożliwiając inżynierom i naukowcom uzyskanie pełnego obrazu interakcji różnych komponentów w systemach. Podejście to uwzględnia zarówno szerszy obraz, jak i najdrobniejsze szczegóły, zapewniając wierniejszy obraz działania systemów w świecie rzeczywistym.

Rysunek 1 Holistyczne ramy modelowania w Platforma AxSTREAM

Systemy konwersji energii i układy napędowe działają jako cykle termodynamiczne, które inżynierowie muszą zaprojektować, ocenić i zoptymalizować. Proces inżyniera wymaga symulacji działania nowego lub istniejącego systemu i jego komponentów w różnych warunkach. Jednakże, biorąc pod uwagę ogromną liczbę komponentów biorących udział w takich cyklach, narzędzia programowe są absolutnie niezbędne do badania działania cykli i interakcji komponentów. Symulacja systemu AxSTREAM to narzędzie programowe SoftInWay, które umożliwia inżynierom badanie i optymalizację cykli przy użyciu metod takich jak Projekt eksperymentu i Monte Carlo. Platforma zapewnia wirtualne laboratorium, w którym można modyfikować i testować różne konfiguracje, aby znaleźć najbardziej pożądane, zarówno w stanach ustalonych, jak i przejściowych.

Cykl łączony w symulacji systemu AxSTREAM — Rysunek 2 Modelowany łączony cykl parowo-gazowy Symulacja systemu AxSTREAM

W sieciach płynów termicznych płyn przepływa przez różne elementy przy określonych ciśnieniach, temperaturach i prędkościach. Każdy element wchodzi w interakcję z innymi w unikalny sposób, a interakcje te definiują charakterystykę każdego komponentu. W kontekście cykli termodynamicznych inżynierowie stają przed zadaniem modelowania sieci płynów cieplno-cieczowych w celu symulacji przepływu płynu i ciepła przez elementy. Wymaga to rozbicia modelu ścieżek płynu, powierzchni wymiany ciepła i struktur bryłowych na połączone elementy 1D. Pomaga to uchwycić złożone interakcje pomiędzy różnymi komponentami, zapewniając szczegółowe zrozumienie dynamiki płynów cieplnych w systemie.

Symulacja systemu AxSTREAM doskonale radzi sobie zarówno z modelowaniem na poziomie systemu, jak i modelowaniem sieci płynów termicznych. Chociaż narzędzie ułatwia modelowanie obu elementów oddzielnie, umożliwia także połączenie ich w ujednoliconą reprezentację. Platforma zawiera bibliotekę ponad 100 różnorodnych elementów 0D i 1D dostępnych poprzez przyjazny dla użytkownika interfejs, dzięki któremu tworzenie połączonych systemów 0D i 1D jest proste i proste. Na przykład użytkownicy mogą modelować silnik turbinowy ze wszystkimi niezbędnymi elementami 0D, a następnie bezpośrednio łączyć szczegóły układu paliwowego ze swoim modelem (rysunek 3).

Rysunek 3 Chłodzona turbina gazowa z wtryskiem paliwa

Oczywiście dobre modele opierają się na precyzyjnych elementach pochodzących z dokładnych danych dotyczących wydajności i kompleksowych szczegółów komponentów. AxSTREAM moduły ścieżki przepływu ułatwiają to, oferując wiele możliwości określania danych dotyczących wydajności. Użytkownicy mogą importować mapy wydajności komponentów do Symulacja systemu AxSTREAM modele, chociaż precyzja może być ograniczona w przypadku badań wpływu przepływu wtórnego. Alternatywnie projektowanie wewnątrz AxSTREAM umożliwia analizę linii średniej 1D i analizę przepływu 2D w określonych warunkach, zwiększając precyzję. Do zaawansowanych prognoz, wykorzystując sztuczną inteligencję AxSTREAM zapewnia zaawansowaną opcję, dzięki której użytkownicy mogą dostosować swoje podejście do konkretnych wymagań analitycznych.

Modele sztucznej inteligencji uczenia maszynowego SoftInWay ułatwiają wstępne projektowanie maszyn przepływowych. Po naciśnięciu przycisku modele te tworzą pełną geometrię 3D i automatycznie tworzą mapy wydajności – idealne rozwiązanie dla Symulacja systemu AxSTREAM. Dzięki temu użytkownicy mogą skupić się na modelach wysokiego poziomu, podczas gdy sztuczna inteligencja generuje realistyczne maszyny.

Rysunek 4 Projektowanie generatywne w Platforma AxSTREAM

AxSTREAM integruje również dodatkowe moduły, m.in AxCFD do analizy CFD, AxSTRESS jako solwer elementów skończonych oraz moduły do Łożysko i rotordynamika. Po wygenerowaniu maszyny walidacja w tych modułach zapewnia bardziej precyzyjne rozwiązania i dane dotyczące wydajności.

AxSTREAM wyróżnia się jako kluczowe narzędzie w rozwoju systemu energetycznego. Integrując modelowanie na poziomie systemu i modelowanie sieci płynów cieplnych za pomocą podejść 0D-3D, zapewnia wszechstronne zrozumienie złożonych systemów. Możliwość dostosowania tej platformy oprogramowania jest podkreślona przez jej zdolność do łączenia różnych elementów modelowania, ułatwiając w ten sposób skuteczną optymalizację cykli. AxSTREAM wnosi znaczący wkład, dostarczając precyzyjnych danych dotyczących wydajności, stosując jednocześnie innowacyjne metodologie, takie jak sztuczna inteligencja, do modelowania predykcyjnego. Uzupełnione o dedykowane moduły, AxSTREAM zapewnia solidną walidację rozwiązań i danych dotyczących wydajności. Służy nie tylko przyspieszeniu rozwoju technologicznego, ale także gwarantuje kompatybilność i obejmuje stałe wsparcie techniczne. W istocie AxSTREAM okazuje się bardzo potrzebnym zestawem narzędzi do holistycznego modelowania i optymalizacji systemów konwersji energii i napędu.

Interesuje Cię więcej informacji na temat AxSTREAM? Skontaktuj się! Napisz do nas na adres Sprzedaż@softinway.com aby skonfigurować prywatne demo.