Modelagem holística de sistemas de conversão e propulsão de energia

Republicado por Platão

seguidores: 0

Os campos de conversão de energia e sistemas de propulsão estão na vanguarda da inovação tecnológica, impulsionando avanços em transporte, aeroespacial e soluções de energia sustentável. Na busca por desempenho e eficiência otimizados, os pesquisadores estão cada vez mais recorrendo a abordagens de modelagem holística que preenchem a lacuna entre as simulações 0D e 3D. A integração de níveis de simulação oferece uma compreensão mais abrangente de sistemas complexos, combinando modelos 0D simplificados, porém precisos, com representações 3D altamente detalhadas. Nesta exploração da modelagem holística, veremos como a combinação das perspectivas 0D e 3D é essencial para projetar, analisar e otimizar vários sistemas, como usinas a vapor e propulsão de foguetes.

A modelagem holística combina modelos 0D simplificados com simulações 3D detalhadas, permitindo que engenheiros e cientistas obtenham uma visão completa de como diferentes componentes interagem dentro dos sistemas. Essa abordagem considera tanto o panorama geral quanto os detalhes mais sutis, proporcionando uma visão mais fiel de como os sistemas funcionam no mundo real.

Figura 1 Estrutura de Modelagem Holística no Plataforma AxSTREAM

Os sistemas de conversão de energia e propulsão operam como ciclos termodinâmicos, que os engenheiros devem projetar, avaliar e otimizar. O processo do engenheiro requer simulação de como um sistema novo ou existente e seus componentes funcionam sob diferentes condições. No entanto, dada a grande variedade de componentes envolvidos em tais ciclos, as ferramentas de software são absolutamente necessárias para estudar a operação do ciclo e a interação dos componentes. Simulação do Sistema AxSTREAM é a ferramenta de software da SoftInWay que permite aos engenheiros estudar e otimizar ciclos usando métodos como Projeto de Experimento e Monte Carlo. A plataforma oferece um laboratório virtual onde é possível ajustar e testar diferentes configurações para encontrar as mais desejáveis, tanto em estados estacionários quanto em condições transitórias.

Ciclo combinado na simulação do sistema AxSTREAM — Figura 2 Ciclo Combinado de Vapor e Gás modelado em Simulação do Sistema AxSTREAM

Nas redes termofluidas, o fluido se move através de vários elementos com pressões, temperaturas e velocidades específicas. Cada elemento interage com outros de maneiras únicas e essas interações definem as características de cada componente. No contexto dos ciclos termodinâmicos, os engenheiros enfrentam a tarefa de modelar redes termofluidas para simular o fluido e o fluxo de calor através dos elementos. Fazer isso requer quebrar o modelo de caminhos de fluidos, superfícies de troca de calor e estruturas sólidas em elementos 1D conectados. Isso ajuda a capturar as interações complexas entre os diferentes componentes, proporcionando uma compreensão detalhada da dinâmica do fluido térmico dentro do sistema.

Simulação do Sistema AxSTREAM é excelente tanto na modelagem em nível de sistema quanto na modelagem de redes de fluido térmico. Embora a ferramenta facilite o trabalho de modelagem dos dois separadamente, também permite acoplá-los em uma representação unificada. A plataforma inclui uma biblioteca de mais de 100 elementos 0D e 1D diversos, acessíveis por meio de uma interface amigável que torna a criação de sistemas 0D e 1D acoplados simples e direta. Por exemplo, os usuários podem modelar um motor de turbina a gás com todos os elementos 0D necessários e, em seguida, acoplar os detalhes do sistema de combustível diretamente ao seu modelo (Figura 3).

Figura 3 Turbina a Gás Resfriada com Injeção de Combustível

É claro que bons modelos dependem de elementos precisos derivados de dados precisos de desempenho e detalhes abrangentes dos componentes. AxSTREAM's os módulos de caminho de fluxo facilitam isso, oferecendo vários caminhos para determinação de dados de desempenho. Os usuários podem importar mapas de desempenho de componentes para Simulação do Sistema AxSTREAM modelos, embora a precisão possa ser limitada para estudos de influência de fluxo secundário. Alternativamente, projetar dentro AxSTREAM permite análise de linha média 1D e fluxo 2D sob condições específicas, aumentando a precisão. Para previsões avançadas, aproveitando a inteligência artificial dentro AxSTREAM fornece uma opção sofisticada, garantindo que os usuários possam adaptar sua abordagem para atender a requisitos de análise específicos.

Os modelos de IA de aprendizado de máquina da SoftInWay facilitam o projeto preliminar de turbomáquinas. Com o pressionar de um botão, esses modelos constroem geometrias 3D completas e produzem mapas de desempenho automaticamente – uma solução ideal para Simulação do Sistema AxSTREAM. Isso permite que os usuários se concentrem em modelos de alto nível enquanto a IA gera máquinas realistas.

Figura 4 Design Generativo no Plataforma AxSTREAM

AxSTREAM também integra módulos adicionais, incluindo AxCFD para análise de CFD, AxSTRESS como um solucionador de elementos finitos e módulos para rolamento e Rotordinâmica. Uma vez gerada a máquina, a validação nesses módulos garante soluções e dados de desempenho mais precisos.

AxSTREAM destaca-se como uma ferramenta fundamental no domínio do desenvolvimento do sistema energético. Ao integrar modelagem em nível de sistema e modelagem de rede de fluido térmico por meio de abordagens 0D-3D, fornece uma compreensão abrangente de sistemas complexos. A adaptabilidade desta plataforma de software é sublinhada pela sua capacidade de acoplar diversos elementos de modelagem, facilitando assim a otimização eficaz do ciclo. AxSTREAM acrescenta uma contribuição significativa ao fornecer dados precisos de desempenho, ao mesmo tempo que emprega metodologias inovadoras, como inteligência artificial para modelagem preditiva. Complementado por módulos dedicados, AxSTREAM garante validação robusta de soluções e dados de desempenho. Serve não apenas para agilizar o desenvolvimento tecnológico, mas também garante compatibilidade e inclui suporte técnico constante. Em essência, AxSTREAM surge como um kit de ferramentas muito necessário para modelagem holística e otimização de conversão de energia e sistemas de propulsão.

Interessado em aprender mais sobre AxSTREAM? Entrar em contato! Envie-nos um e-mail para Vendas@softinway.com para configurar uma demonstração privada.