“金宝app仿真软件和Simscape使我们能够创建一个动态模型的一个复杂的能量系统,跨越多个物理域。通过模拟该模型中,我们可以看到一个新的能源子系统将执行在建造之前,和为客户提供一个准确的估计,他们的投资回报。”
Juha Orivuori, ABB
燃油成本上涨和收紧国际海事组织(IMO)规定引发了要求更强大的船使用更少的燃料的能源系统。
帮助满足这一需求,ABB, Deltamarin,芬兰VTT技术研究中心的合作建立一个船能量流模拟器使用MATLAB®,仿金宝app真软件®,Simscape™。模拟器使工程师能够测试、评估和实施新技术和更少的原型,以及根据客户的需求设计和改造优化能源系统和船舶操作配置文件。
”几乎是不可能的原型主要能源子系统对于今天的船时间太长,太贵了,”Juha Orivuori说在ABB首席开发工程师。“仿真软件和Simscape使我们能够模拟每个子系统作为一个完整的船舶能源系统的一部分,这样我们知道它将如何工作才能实现它。”金宝app
增加船的载货能力可以减少单位操作成本,但更大的船只需要更复杂的发电厂和更复杂的机械,电气,液压,热工水力子系统。因为这些子系统的行为是相互依存的,提高一个子系统的性能可能会降低整体的效率。结果,选择和尺寸推进,主要的电力系统,所有的助剂,冷却和加热对新的和现有的船只是一个具有挑战性的优化问题。
过去,工程师使用电子表格计算范围为组件大小,但他们发现这种方法几个缺点。电子表格并不总是可重用跨项目,和他的同事们发现他们很难评估和理解。分析系统的方法是不切实际的在各种船的速度和草稿或风能、海洋状态,和其他操作条件。电子表格是不适合动态分析,他们无法与数据测量在海上或用于开发控制系统。
理解和识别不同的子系统之间的相互作用,Deltamarin, ABB和VTT需要模型完整的船能量流与机械、电气、液压、热、气动和热工水力组件。然后他们需要模拟这个多畴的物理模型进行系统级优化。
一个工程师小团队从ABB, Deltamarin, VTT建造船舶模拟器使用仿真软件和Simscape能量流。金宝app在仿真软件,团队创建了金宝app一个顶级模型合并的主要发动机,柴油发电机,电动交流电(AC)、螺旋桨、冷却水、蒸汽子系统。
团队开发的组件模型基于第一原理使用Simscape块的机械、电气、热、气动,液压领域。他们使用测量取自实际船系统设置参数值模型和验证仿真结果。
“创建模型基于第一原理的一个优点是,模型易于理解,“邹Guangrong说,在国立研究科学家。“我们可以清楚地看到Simscape模型是如何工作的,即使我们没有测量完全验证。”
使用Simscape语言,他们定义了三种自定义物理domains-thermalfluid,蒸汽,和电气ac和建库的新Simscape组件基于这些域定义,包括一个新的thermalfluid库与50多个组件。
团队开发了MATLAB脚本自动化配置和模拟运行模型。他们还使用MATLAB生成情节和后处理仿真结果。
船舶设计者的需要使用电子表格进行能量平衡方程,研究小组建立了一个接口模拟器,使设计师能够在微软提供模拟输入和审查模拟输出®Excel®。
执行的组织建模和能量流模拟游轮,集装箱船,和其他类型的船舶,ABB正在使用模拟器的车载能源监控和管理(艾玛™)系统了解现有船舶的效率。
系统级船舶能源优化启用。“虽然基本机械可以建模在电子表格中,我们不能实现我们的目标在Excel中,“米娅Elg说Deltamarin开发经理。“金宝app仿真软件和Simscape使我们能够运行多畴的模拟和能量平衡计算与动态操作配置文件和执行能源优化对于今天的船舶和未来。”
确定成本和节能设计改进。“金宝app模型模拟表明,主要的冷却水泵并非最佳准尺寸或控制,这设计更改泵就可以每年船舶燃油消耗降低2.5%,“Elg说。邹补充说,“这只是一开始储蓄的机械辅助系统:模拟显示,控制优化三通阀导致超过45%的热能回收。”
测试成本减少数以万计的欧元。“当我们正在测试一个新系统在一个容器,日常成本意义重大,“Orivuori说。”仿真软件和金宝appSimscape我们找到并修复问题通过仿真虚拟实验室没有额外成本将会非常昂贵的解决乘坐一艘船。”
ABB:Juha Orivuori、首席开发工程师和Kalevi Tervo,领导开发工程师
Deltamarin:米娅Elg、开发经理和苏Len Quach,能源和环境效率,概念的发展
超薄技术:Kari的部分,研究教授和研究经理;安琪Kinnunen资深科学家;和Guangrong邹,研究科学家
