卡内基波浪能源设计和建造世界上第一个运行的波浪农场

在建造CETO系统之前，卡内基波浪能工程师需要知道机械部件将承受多大的载荷，以便能够适当调整尺寸。过重或过强的部件会增加成本，但不够强的部件可能会在暴风雨中发生故障。工程师们想分析载荷和载荷在不建立整个系统的比例模型的情况下估算能量输出。

在CETO系统中，海洋的水动力首先通过浮标的运动转化为机械能，然后通过泵将其转化为水力能，最后通过水力转换装置将其转化为电能。卡内基的工程师需要一种方法来对这个多域系统进行建模，并对一系列配置、海况和故障进行模拟。此外，他们需要快速分析模拟结果和从部署系统收集的数据，以完善他们的模型，优化设计，并向潜在客户和投资者展示该技术。

卡内基波能量使用Simulink和Simscape流金宝app体™ 为其波能技术创建和模拟多域模型。

在Simulink中，金宝app团队创建了浮标、泵和连接它们的系绳的2D模型。他们使用定制的MATLAB对施加在泵上的力矩以及泵的角位移进行建模^®功能整合到Simulink模型中。金宝app

使用Simscape流体，工程师们对系统的液压回路进行建模，包括液压缸和气缸垫、止回阀、蓄能器、管道和水力转换装置。

他们在CETO 5中使用分段管道块来模拟超过6公里的管道，并表示管道的流体惯性、流体压缩性和阻力特性。

在Simulink中创建了基于30年海洋数据的海洋状态模型后，该团队运金宝app行了数百次模拟，以分析负载、流、压力、疲劳和其他关键系统指标。

通过使用parallel Computing Toolbox™在八核和十二核处理器上并行运行多个模拟，它们减少了模拟时间。

在MATLAB中对仿真结果进行了分析。例如，该团队对模拟结果进行了统计分析，为供应商提供了疲劳数据的直方图。

PWEP装置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；以及机械系统中的负载、位移和加速度。在MATLAB中分析这些数据后，工程师们使用这些结果来验证他们的模型。初始测试卡内基目前正在研究CETO 6，预计每个浮标能产生1兆瓦的电能。

• 规模测试最小化。Fiévez表示:“建造物理原型进行比例测试既昂贵又耗时，而为机械负载和液压系统开发可靠的比例方法是一项复杂的工作。”“使用Simscape Fluids，我们只是简单地改变模拟，以匹配我们想要建模的系统的大小或范围。”
• 获得了关键的设计见解。“金宝appSimulink揭示了我们没有预料到的系统行为，”卡内基波浪能源公司的分析工程师Alex Pichard说。“例如，在安装系统时，我们需要确定活塞的位置，使负载最小化。我们的直觉告诉我们要尽可能地把活塞放下来，但模拟结果显示，活塞应该几乎是完全张开的。”
• 敏感性研究加速。分析工程师杰克·乔根森说：“我们的敏感性研究需要大量的模拟，因为我们通常为每个参数值模拟15到20种海况。”。“使用并行计算工具箱，我们可以并行运行模拟，而使用12核计算机，我们可以看到速度几乎提高了12倍。”