SIMULIA模拟如何加速可持续能源创新

全球电力需求正在上升。低排放能源如可再生能源和核能必须满足这一需求。对工程师来说，这一时刻带来了设计更智能、更清洁能源系统的压力，这些系统能够更快部署、易于维护，并实现稳定的长期性能。需要一种新的工程工作流程，结合更快的决策、协作和高级仿真，从第一代起验证性能。

新兴能源系统及其挑战

工程师不仅仅是在改进现有设计。他们正在重新定义整个能源系统的开发和交付方式。这一重塑带来了多项突破性技术的新工程挑战。

• 聚变能源：使聚变商业可行性依赖于解决极端的工程难题。材料必须承受强烈的中子轰击。冷却系统必须应对严重的热梯度。反应堆几何结构必须在安全性、稳定性和可扩展性之间取得平衡。仿真使工程师能够虚拟探索这些条件，减少了对物理原型的依赖。

• 小型模块化反应堆（SMR）：SMR和第四代设计是比传统核反应堆更安全、更灵活的替代方案。它们更能适应区域电网和变化型需求。然而，创新也引发了关于如何在不牺牲安全的情况下简化制造的问题。仿真能及早解答这些问题，让工程师有信心更快地迭代并实现合规。

反应堆的三次设计迭代。模拟结果揭示了支撑结构中的应力点，并展示了微小的设计参数调整如何改变结果并降低整体应力。

• 海上风电：海洋是一个复杂的工程环境。开发者必须考虑风向变化、波浪力和涡轮疲劳。仿真使得提前对这些条件进行建模成为可能。团队可以在安装前测试系统响应并优化性能策略，降低成本和风险。在我们最新的博客中了解更多信息。

一个可视化风力涡轮机产生的声学（噪声）的模拟模型

混合能源系统：这些系统结合了风力驱动的绿色氢电解槽等技术。它们融合了包括机械、电气、热能和流体在内的多个领域。多物理仿真使工程师能够将这些相互作用建模为一个完整的系统，以保证可靠性和效率。

能源转型中的关键工程障碍

推动能源转型的工程团队应对各种严苛的限制。他们必须迅速行动，不能偷工减料。

• 更快上市时间：开发时间表正在缩短。对质量、可靠性和安全的期望保持不变。

• 法规不断演变：安全和环境标准不断更新。团队需要在每个阶段支持可追溯性和认证的能力。

• 经济限制：供应链波动和材料成本上升，要求高风险环境下具成本效益的解决方案。

• 跨学科复杂性：当今的能源系统涵盖多种物理学。跨越这些边界的设计需要无缝集成和系统层面的视角。

• 基础设施扩展：增加新的能源容量意味着升级电网、储能和配电网络。这些大型项目成本高且耗时。

仿真提供了解决方案。虚拟环境中的高保真测试减少了不确定性，改善了设计成果。它消除了物理原型制作的高成本和风险。

模拟的力量与虚拟双胞胎

仿真提供了一个虚拟环境，供测试、迭代和验证想法，然后再制作实体原型。无论是优化风力涡轮叶片，还是分析反应堆堆芯中的热传，仿真都让工程师能够快速探索想法，做出自信的设计决策。

一项涵盖多种设计参数及其对关键性能结果影响的钳子实验设计（DOE）研究

虚拟双胞胎提升了这一能力。虚拟孪生是一个精确的三维模型，结合了几何、数据和物理。它捕捉能源资产在整个生命周期中的行为和性能。高级仿真整合了真实世界的数据，以展示资产在不同条件下的响应。这种物理世界与虚拟世界的实时连接使团队能够监控、优化和管理能源系统。它提供了预测洞察，帮助工程师做出更好的决策。

对于能源供应商来说，虚拟双胞胎带来了多项优势：

• 风险降低：团队可以在施工前虚拟测试想法，降低复工和投资风险。

• 更智能的集成：工程师可以模拟可再生能源、储能系统和电网在不同负载条件下的相互作用，从而提升系统可靠性。

• 更快的规划：运营商可以预见输电网络在未来情景下的表现，使长期规划更加主动。

这种方法使团队能够更有信心地探索雄心勃勃的设计。能源创新者已经在使用这些方法。NAAREA利用仿真评估其新型微模块化反应堆，将真实世界数据输入虚拟孪生，以测试安全性和性能。同样，Envision Energy对整个风力涡轮系统进行建模，以微调设计并提升可靠性。LM Wind Power应用先进的气动声学建模，设计更安静、更高效的涡轮叶片，而无需昂贵的现场测试。

MODSIM：统一设计与模拟

现代工程项目过于复杂，不适合传统的线性开发。统一CAD建模与仿真，或MODSIM，提供了切实可行的前进道路。MODSIM消除了设计与仿真之间的隔阂。团队在一个平台上协作，同时在共同的数据模型上设计和模拟。

在3D体验平台由受尊敬且部署的求解器驱动（例如，阿巴库斯). MODSIM建立连续反馈循环，使工程师无需导出文件即可构建几何体、网格部件并应用测试条件。设计发生变化时，仿真会自动更新。该集成循环支持快速设计探索。团队可以快速权衡权衡权衡，改进成果而不减缓开发进度。

离心泵设计的MODSIM工作流程：只需一次点击，设计变更即可自动更新在仿真模型中，并显示结果，持续改进设计

这种统一的方法通过消除设计师与分析师之间的手动交接，彻底改变了协作。通过将CAD和仿真与项目管理连接在同一环境中，3DEXPERIENCE平台成为唯一的真实来源。决策者可以将每一个设计选择追溯到其性能数据。这降低了仿真采用的门槛。它赋予设计师和工程师直接在内部进行模拟的能力SIMULIA无需深度分析师参与。最终，MODSIM帮助企业转向更敏捷、数字化连接的工程流程。

建设可持续未来

能源行业正在迅速变化。SIMULIA通过将先进的仿真与灵活性和规模相结合，帮助企业跟上步伐。通过将仿真融入日常工作流程，工程师可以及早测试想法并更快地解决问题。基于云的3DEXPERIENCE平台协作，提供随时随地的仿真访问，并在需要时支持可扩展的高性能计算（HPC）。这种统一的方法能够更快地交付更优质的产品。

通过将CAD、仿真和数据整合到一个虚拟环境中，我们赋能能源创新者以整体思维和目标设计。携手打造能够推动可持续、韧性未来的系统。

准备好加速您的创新了吗？今天就联系专家，了解仿真如何改变您的工程工作流程。