Modelarea holistică a sistemelor de conversie și propulsie a energiei

Republicat de Platon

Urmaritori: 0

Domeniile sistemelor de conversie a energiei și propulsie se află în fruntea inovației tehnologice, conducând progrese în soluții de transport, aerospațial și energie durabilă. În căutarea performanței și eficienței optimizate, cercetătorii apelează din ce în ce mai mult la abordări de modelare holistică care reduc decalajul dintre simulările 0D și 3D. Integrarea nivelurilor de simulare oferă o înțelegere mai cuprinzătoare a sistemelor complexe prin combinarea modelelor 0D simplificate, dar precise, cu reprezentări 3D foarte detaliate. În această explorare a modelării holistice, vom analiza modul în care combinarea perspectivelor 0D și 3D este esențială pentru proiectarea, analizarea și optimizarea diferitelor sisteme, cum ar fi centralele electrice cu abur și propulsia rachetelor.

Modelarea holistică combină modele 0D simplificate cu simulări 3D detaliate, permițând inginerilor și oamenilor de știință să obțină o imagine completă a modului în care diferitele componente interacționează în cadrul sistemelor. Această abordare ia în considerare atât imaginea de ansamblu, cât și detaliile mai fine, oferind o vedere mai fidelă a modului în care funcționează sistemele în lumea reală.

Figura 1 Cadrul de modelare holistică în Platforma AxSTREAM

Sistemele de conversie a energiei și propulsie funcționează ca cicluri termodinamice, pe care inginerii trebuie să le proiecteze, să le evalueze și să le optimizeze. Procesul inginerului necesită simularea modului în care un sistem nou sau existent și componentele sale funcționează în condiții diferite. Cu toate acestea, având în vedere multitudinea de componente implicate în astfel de cicluri, instrumentele software sunt absolut necesare pentru studierea funcționării ciclului și a interacțiunii componentelor. Simularea sistemului AxSTREAM este instrumentul software SoftInWay care le permite inginerilor să studieze și să optimizeze ciclurile folosind metode precum Design of Experiment și Monte Carlo. Platforma oferă un laborator virtual în care se poate modifica și testa diferite setări pentru a le găsi pe cele mai dorite, atât la starea de echilibru, cât și în condiții tranzitorii.

Ciclu combinat în simularea sistemului AxSTREAM — Figura 2 Ciclul combinat de abur și gaz modelat în Simularea sistemului AxSTREAM

În rețelele termo-fluide, fluidul se deplasează prin diferite elemente cu presiuni, temperaturi și viteze specifice. Fiecare element interacționează cu ceilalți în moduri unice, iar aceste interacțiuni definesc caracteristicile fiecărei componente. În contextul ciclurilor termodinamice, inginerii se confruntă cu sarcina de a modela rețelele termo-fluide pentru a simula fluxul de fluid și căldură prin elemente. Pentru a face acest lucru, este nevoie de defalcarea modelului căilor fluidelor, suprafețelor de schimb de căldură și structurilor solide în elemente 1D conectate. Acest lucru ajută la surprinderea interacțiunilor complexe dintre diferitele componente, oferind o înțelegere detaliată a dinamicii fluidului termic în cadrul sistemului.

Simularea sistemului AxSTREAM excelează atât la modelarea la nivel de sistem, cât și la modelarea rețelelor termice-fluide. În timp ce instrumentul facilitează modelarea celor două separat, permite, de asemenea, cuplarea lor într-o reprezentare unificată. Platforma include o bibliotecă de peste 100 de elemente diverse 0D și 1D accesibile printr-o interfață ușor de utilizat, care face crearea sistemelor 0D și 1D cuplate simplă și simplă. De exemplu, utilizatorii pot modela un motor cu turbină cu gaz cu toate elementele 0D necesare și apoi pot cupla detaliile sistemului de combustibil direct la modelul lor (Figura 3).

Figura 3 Turbină cu gaz răcită cu injecție de combustibil

Desigur, modelele bune se bazează pe elemente precise derivate din date precise de performanță și detalii complete ale componentelor. AxSTREAM's Modulele de cale de flux facilitează acest lucru, oferind mai multe căi pentru determinarea datelor de performanță. Utilizatorii pot importa hărți de performanță ale componentelor în Simularea sistemului AxSTREAM modele, deși precizia poate fi limitată pentru studiile de influență a fluxului secundar. Alternativ, proiectarea în interior AxSTREAM permite analiza medie 1D și analiza fluxului 2D în condiții specifice, sporind precizia. Pentru predicții avansate, valorificarea inteligenței artificiale în interior AxSTREAM oferă o opțiune sofisticată, asigurându-se că utilizatorii își pot adapta abordarea pentru a îndeplini cerințele specifice de analiză.

Modelele AI SoftInWay de învățare automată facilitează proiectarea preliminară pentru turbomașini. Prin apăsarea unui buton, aceste modele construiesc geometrii 3D complete și produc automat hărți de performanță - o potrivire ideală pentru Simularea sistemului AxSTREAM. Acest lucru le permite utilizatorilor să se concentreze pe modele de nivel înalt, în timp ce AI generează mașini realiste.

Figura 4 Design generativ în Platforma AxSTREAM

AxSTREAM integrează, de asemenea, module suplimentare, inclusiv AxCFD pentru analiza CFD, AxSTRESS ca solutor cu elemente finite și module pentru rulment și dinamica rotorie. Odată generată mașina, validarea în aceste module asigură soluții mai precise și date de performanță.

AxSTREAM iese în evidență ca un instrument esențial în domeniul dezvoltării sistemului energetic. Prin integrarea modelării la nivel de sistem și modelării rețelelor termice-fluide prin abordări 0D-3D, oferă o înțelegere cuprinzătoare a sistemelor complexe. Adaptabilitatea acestei platforme software este subliniată de capacitatea sa de a cupla diverse elemente de modelare, facilitând astfel optimizarea eficientă a ciclului. AxSTREAM adaugă o contribuție semnificativă prin furnizarea de date precise de performanță, utilizând în același timp metodologii inovatoare, cum ar fi inteligența artificială pentru modelarea predictivă. Completat de module dedicate, AxSTREAM asigură validarea solidă a soluțiilor și a datelor de performanță. Acesta servește nu numai la accelerarea dezvoltării tehnologice, dar garantează și compatibilitatea și include suport tehnic constant. În esență, AxSTREAM apare ca un set de instrumente foarte necesar pentru modelarea holistică și optimizarea sistemelor de propulsie și conversie a energiei.

Interesați să aflați mai multe despre AxSTREAM? Intrați în legătură! Trimite-ne un e-mail la Sales@softinway.com pentru a crea un demo privat.