Комплексное моделирование систем преобразования энергии и двигательных установок

Переиздано Платоном

Читают: 0

Области преобразования энергии и двигательных систем находятся на переднем крае технологических инноваций, стимулируя достижения в области транспорта, аэрокосмической отрасли и устойчивых энергетических решений. В поисках оптимизации производительности и эффективности исследователи все чаще обращаются к целостным подходам моделирования, которые устраняют разрыв между 0D и 3D-моделированием. Интеграция уровней моделирования обеспечивает более полное понимание сложных систем за счет объединения упрощенных, но точных 0D-моделей с высокодетализированными 3D-представлениями. В этом исследовании целостного моделирования мы рассмотрим, насколько важно сочетание 0D и 3D перспектив для проектирования, анализа и оптимизации различных систем, таких как паровые электростанции и ракетные двигатели.

Комплексное моделирование сочетает в себе упрощенные 0D-модели с подробным 3D-моделированием, что позволяет инженерам и ученым получить полную картину того, как различные компоненты взаимодействуют в системах. Этот подход учитывает как общую картину, так и более мелкие детали, обеспечивая более точное представление о том, как системы работают в реальном мире.

Рис. 1. Структура целостного моделирования в Платформа АксСТРИМ

Системы преобразования энергии и двигательные установки работают как термодинамические циклы, которые инженеры должны проектировать, оценивать и оптимизировать. Процесс инженера требует моделирования того, как новая или существующая система и ее компоненты работают в различных условиях. Однако, учитывая огромное множество компонентов, участвующих в таких циклах, программные средства для изучения работы цикла и взаимодействия компонентов совершенно необходимы. Моделирование системы AxSTREAM это программный инструмент SoftInWay, который позволяет инженерам изучать и оптимизировать циклы, используя такие методы, как План эксперимента и Монте-Карло. Платформа представляет собой виртуальную лабораторию, где можно настраивать и тестировать различные настройки, чтобы найти наиболее подходящие, как в установившихся, так и в переходных условиях.

Комбинированный цикл в AxSTREAM System Simulation — Рисунок 2. Комбинированный парогазовый цикл, смоделированный в Моделирование системы AxSTREAM

В тепложидкостных сетях жидкость движется через различные элементы с определенным давлением, температурой и скоростью. Каждый элемент взаимодействует с другими уникальными способами, и эти взаимодействия определяют характеристики каждого компонента. В контексте термодинамических циклов перед инженерами стоит задача моделирования тепложидкостных сетей для моделирования потока жидкости и тепла через элементы. Для этого необходимо разбить модель путей прохождения жидкости, поверхностей теплообмена и твердых структур на связанные одномерные элементы. Это помогает уловить сложные взаимодействия между различными компонентами, обеспечивая детальное понимание динамики тепложидкости внутри системы.

Моделирование системы AxSTREAM превосходно справляется как с моделированием на уровне системы, так и с моделированием тепловых сетей. Хотя этот инструмент упрощает моделирование этих двух процессов по отдельности, он также позволяет объединить их в единое представление. Платформа включает в себя библиотеку из более чем 100 разнообразных 0D и 1D элементов, доступных через удобный интерфейс, который делает создание связанных 0D и 1D систем простым и понятным. Например, пользователи могут смоделировать газотурбинный двигатель со всеми необходимыми элементами 0D, а затем напрямую связать детали топливной системы со своей моделью (рис. 3).

Рисунок 3. Охлаждаемая газовая турбина с впрыском топлива.

Конечно, хорошие модели основаны на точных элементах, полученных на основе точных данных о производительности и подробной информации о компонентах. AxSTREAM Модули пути потока облегчают это, предлагая несколько способов определения данных о производительности. Пользователи могут импортировать карты производительности компонентов в Моделирование системы AxSTREAM модели, хотя точность может быть ограничена для исследований влияния вторичного потока. Альтернативно, проектирование внутри АксСТРИМ позволяет проводить 1D-анализ средней линии и 2D-анализ потока в конкретных условиях, повышая точность. Для расширенных прогнозов использование искусственного интеллекта внутри АксСТРИМ предоставляет сложную опцию, позволяющую пользователям адаптировать свой подход к конкретным требованиям анализа.

Модели искусственного интеллекта машинного обучения SoftInWay облегчают предварительное проектирование турбомашин. При нажатии кнопки эти модели создают полную трехмерную геометрию и автоматически создают карты производительности – идеальное решение для Моделирование системы AxSTREAM. Это позволяет пользователям сосредоточиться на моделях высокого уровня, в то время как ИИ создает реалистичные машины.

Рис. 4. Генеративное проектирование в Платформа АксСТРИМ

АксСТРИМ также интегрирует дополнительные модули, в том числе AxCFD для анализа CFD, АксСТРЕСС в качестве решателя методом конечных элементов, а также модули для подшипником и ротородинамика. После создания машины проверка в этих модулях обеспечивает более точные решения и данные о производительности.

АксСТРИМ выступает в качестве важнейшего инструмента в сфере развития энергетической системы. Интегрируя моделирование на уровне системы и моделирование тепловых сетей с помощью подходов 0D-3D, он обеспечивает полное понимание сложных систем. Адаптивность этой программной платформы подчеркивается ее способностью объединять различные элементы моделирования, тем самым способствуя эффективной оптимизации цикла. АксСТРИМ вносит значительный вклад, предоставляя точные данные о производительности, используя при этом инновационные методологии, такие как искусственный интеллект, для прогнозного моделирования. Дополняется специальными модулями, АксСТРИМ обеспечивает надежную проверку решений и данных о производительности. Он служит не только для ускорения технологического развития, но также гарантирует совместимость и включает постоянную техническую поддержку. По сути, АксСТРИМ появляется как столь необходимый набор инструментов для целостного моделирования и оптимизации систем преобразования энергии и двигательных установок.

Заинтересованы в том, чтобы узнать больше о АксСТРИМ? Связаться! Напишите нам по адресу Sales@softinway.com чтобы настроить частную демонстрацию.