Цілісне моделювання систем перетворення енергії та рухової установки

Перевидано Платоном

читають: 0

Сфери перетворення енергії та силових установок знаходяться в авангарді технологічних інновацій, сприяючи прогресу в транспорті, аерокосмічній галузі та рішеннях у сфері сталої енергетики. У пошуках оптимізованої продуктивності та ефективності дослідники все частіше звертаються до цілісних підходів до моделювання, які усувають розрив між 0D і 3D моделюванням. Інтеграція рівнів моделювання пропонує більш повне розуміння складних систем шляхом поєднання спрощених, але точних моделей 0D з високодеталізованими 3D-представленнями. У цьому дослідженні цілісного моделювання ми розглянемо, як поєднання 0D і 3D перспектив є важливим для проектування, аналізу та оптимізації різних систем, таких як парові електростанції та ракетні двигуни.

Цілісне моделювання поєднує спрощені 0D-моделі з детальним 3D-моделюванням, що дозволяє інженерам і науковцям отримати повну картину того, як різні компоненти взаємодіють у системі. Цей підхід враховує як загальну картину, так і найдрібніші деталі, забезпечуючи точніше уявлення про те, як системи працюють у реальному світі.

Рисунок 1 Структура цілісного моделювання в Платформа AxSTREAM

Системи перетворення енергії та рухові системи працюють як термодинамічні цикли, які інженери повинні розробити, оцінити та оптимізувати. Інженерний процес вимагає моделювання того, як нова чи існуюча система та її компоненти працюють за різних умов. Однак, враховуючи величезну кількість компонентів, які беруть участь у таких циклах, програмні інструменти є абсолютно необхідними для вивчення роботи циклу та взаємодії компонентів. Симуляція системи AxSTREAM це програмний інструмент SoftInWay, який дозволяє інженерам вивчати та оптимізувати цикли за допомогою таких методів, як Дизайн експерименту та Монте-Карло. Платформа надає віртуальну лабораторію, де можна налаштовувати та тестувати різні налаштування, щоб знайти найбільш бажані, як у стаціонарних, так і в перехідних умовах.

Комбінований цикл у моделюванні системи AxSTREAM — Малюнок 2. Змодельований комбінований паровий і газовий цикл Симуляція системи AxSTREAM

У теплових мережах рідина рухається через різні елементи з певними тисками, температурами та швидкостями. Кожен елемент взаємодіє з іншими унікальними способами, і ці взаємодії визначають характеристики кожного компонента. У контексті термодинамічних циклів інженери стикаються із завданням моделювання теплових рідинних мереж для імітації потоку рідини та тепла через елементи. Для цього потрібно розбити модель шляхів рідини, поверхонь теплообміну та твердих структур на пов’язані одновимірні елементи. Це допомагає вловити складну взаємодію між різними компонентами, забезпечуючи детальне розуміння динаміки теплової рідини в системі.

Симуляція системи AxSTREAM відмінно підходить як для моделювання системного рівня, так і для моделювання теплової рідинної мережі. Хоча інструмент полегшує моделювання двох окремо, він також дозволяє об’єднати їх у єдине представлення. Платформа включає в себе бібліотеку з понад 100 різноманітних 0D і 1D елементів, доступних через зручний інтерфейс, що робить створення об’єднаних 0D і 1D систем простим і зрозумілим. Наприклад, користувачі можуть змоделювати газотурбінний двигун з усіма необхідними елементами 0D, а потім підключити деталі паливної системи безпосередньо до своєї моделі (рис. 3).

Малюнок 3 Охолоджена газова турбіна з уприскуванням палива

Звичайно, хороші моделі покладаються на точні елементи, отримані з точних даних про продуктивність і детальних деталей компонентів. AxSTREAM Модулі шляху потоку полегшують це, пропонуючи кілька шляхів для визначення даних продуктивності. Користувачі можуть імпортувати карти продуктивності компонентів Симуляція системи AxSTREAM моделі, хоча точність може бути обмежена для досліджень впливу вторинного потоку. Як варіант, проектування всередині AxSTREAM дозволяє проводити 1D середній і 2D аналіз потоку за певних умов, підвищуючи точність. Для розширених прогнозів, використовуючи штучний інтелект AxSTREAM надає складну опцію, яка гарантує, що користувачі можуть адаптувати свій підхід відповідно до конкретних вимог аналізу.

Моделі штучного інтелекту машинного навчання SoftInWay полегшують попередній проект турбомашин. Одним натисканням кнопки ці моделі створюють повну 3D-геометрію та автоматично створюють карти продуктивності – ідеально підходять для Симуляція системи AxSTREAM. Це дає змогу користувачам зосередитися на моделях високого рівня, тоді як ШІ створює реалістичні машини.

Рисунок 4 Генеративний дизайн у Платформа AxSTREAM

AxSTREAM також інтегрує додаткові модулі, в т.ч AxCFD для аналізу CFD, AxSTRESS як розв'язувач кінцевих елементів і модулі для підшипником та ротодинаміка. Після створення машини перевірка в цих модулях забезпечує точніші рішення та дані про продуктивність.

AxSTREAM виділяється як ключовий інструмент у сфері розвитку енергетичної системи. Завдяки інтеграції моделювання на системному рівні та моделювання мережі теплової рідини за допомогою підходів 0D-3D, він забезпечує повне розуміння складних систем. Адаптивність цієї програмної платформи підкреслюється її здатністю поєднувати різноманітні елементи моделювання, що сприяє ефективній оптимізації циклу. AxSTREAM додає значний внесок, надаючи точні дані про продуктивність, одночасно використовуючи інноваційні методології, такі як штучний інтелект для прогнозного моделювання. Доповнюється спеціальними модулями, AxSTREAM забезпечує надійну перевірку рішень і даних про продуктивність. Він служить не тільки для прискорення технологічного розвитку, але також гарантує сумісність і включає постійну технічну підтримку. По суті, AxSTREAM постає як дуже потрібний інструментарій для цілісного моделювання та оптимізації систем перетворення енергії та силових установок.

Цікаво дізнатися більше AxSTREAM? Будемо на зв'язку! Пишіть нам на адресу Sales@softinway.com щоб створити приватну демонстрацію.