卡内基浪潮能源设计并建造世界上第一个经营波场

在建造CETO系统之前，卡内基波浪能源公司的工程师们需要知道机械部件将承受多大的负荷，这样它们就可以适当地调整尺寸。过于沉重或坚固的组件会增加成本，但不够坚固的组件可能在暴风雨的海洋中失效。工程师们想在不建立整个系统比例模型的情况下分析负荷和估算能量输出。

在CETO系统中，来自海洋的流体动力学力首先通过浮标的运动转换为机械能，然后通过泵的液压能，最后通过水电转换装置电能。Carnegie工程师需要一种方法来模拟这种多麦粉系统，并在一系列配置，海上条件和故障中运行模拟。此外，他们需要快速分析从部署系统收集的仿真结果和数据，以优化其型号，优化设计，并展示潜在客户和投资者的技术。

Carnegie Wave Energy使用Simu金宝applink和Simscape Fluids™为其波能技术创建和模拟多域模型。

在Simulink中，金宝app该团队创建了浮标、泵和连接它们的缆绳的2D模型。他们使用定制的MATLAB建模了应用于泵的力矩以及泵的角位移^®功能合并到Simulink模型中。金宝app

工程师们使用Simscape流体建模了系统的液压回路，包括液压缸和缸垫、止回阀、蓄能器、管道和水力发电转换装置。

它们使用分段管线块来模拟CETO 5中的超过六公里的管道，代表管道的流体惯性，流体压缩性和电阻性。

在基于30年的海洋数据的Simulink中创建Sea状态模型之后，该团金宝app队耗尽了数百个模拟来分析负载，流量，压力，疲劳和其他关键系统指标。

它们通过在具有并行计算工具箱™的八个核和十二个核心处理器上运行多个模拟来减少模拟时间。

在MATLAB中分析了仿真结果。例如，该团队对仿真结果进行了统计分析，以提供具有疲劳数据的直方图的供应商。

PWEP安装中的数百个传感器收集液压系统中的压力、流量和温度数据;电气系统中的电压和电流频率;机械系统中的载荷，位移和加速度。在MATLAB中对这些数据进行分析后，工程师们用结果验证了他们的模型。最初的测试表明，模型和测量结果之间有很强的相关性。卡内基目前正在研究CETO 6，预计每个浮标能产生1兆瓦的电力。

• 规模测试最小化。“建立规模测试的物理原型是昂贵且耗时的，并且为机械负载和液压系统的鲁棒缩放方法是一种复杂的运动，”Fiévez说。“通过Simscape Fluids，我们简单地改变了模拟以匹配我们想要模型的系统的大小或范围。”
• 获得了重要的设计洞察力。“金宝appSimulink揭示了我们未预期的系统行为，”卡内基波动能量的分析工程师Alex Pichard说。“例如，我们需要确定当我们安装系统时最小化负载的活塞位置。我们的直觉告诉我们尽可能地将活塞带下来，但模拟表明它应该几乎完全延长。“
• 敏感性研究加速了。分析工程师Jack Jorgensen说:“我们的灵敏度研究需要大量的模拟，因为我们通常会对每个参数值的变化模拟15到20个海洋状态。”“有了并行计算工具箱，我们可以并行地运行模拟，有了12核计算机，我们看到速度几乎提高了12倍。”