Simulação multidomínio – Excelência em engenharia incomparável com o Simcenter X Advanced
- Alvaro Filho
- há 1 dia
- 5 min de leitura
Capture a complexidade do mundo real com simulação multidomínio usando o Simcenter X Advanced
O projeto de sistemas de engenharia complexos, como uma turbina a gás, costuma ser um projeto de longo prazo que exige muitas iterações e ampla colaboração entre equipes, departamentos ou organizações. A abordagem tradicional é frequentemente caracterizada por fluxos de trabalho isolados em cada domínio, o que aumenta ainda mais o tempo e o esforço. Com o Simcenter X Advanced, um pacote flexível de simulação de engenharia multidomínio, oferecido como Software como Serviço (SaaS), fornecemos acesso, com uma única licença, a um portfólio abrangente e integrado de soluções de simulação multidomínio para lidar com a complexidade multidisciplinar em um único ambiente.
O Simcenter X Advanced elimina eficazmente as barreiras entre os departamentos de engenharia, permitindo uma tomada de decisão robusta, baseada em princípios físicos e aprimorada por IA, em diversas áreas, para fornecer soluções de engenharia inovadoras e confiáveis com maior rapidez.
Uma homenagem à tecnologia das turbinas a gás
O que realmente impressiona nas turbinas a gás, além de sua beleza, é a flexibilidade de aplicações da sua tecnologia central. Elas estão presentes em todos os aspectos do nosso dia a dia moderno, como motores para geração de energia sustentável e confiável, em diversas aplicações industriais, químicas ou marítimas, ou como motores de aeronaves em praticamente todas as aeronaves comerciais e militares. Embora a ideia tecnológica de uma turbina a gás não seja nova e suas primeiras aplicações remontem ao início do século XX, ela continua sendo uma tecnologia incrível que vemos todos os dias e em todos os lugares, e que afeta nossas vidas, mesmo que não tenhamos consciência disso. E hoje, mais de 120 anos depois, projetar uma turbina a gás não se tornou um desafio de engenharia menos complexo, seja para potências de apenas alguns quilowatts ou centenas de megawatts, tanto para aplicações estacionárias quanto para aeronaves.
Projetar uma turbina a gás é uma interação complexa entre física e desafios de engenharia multidisciplinares. Há 120 anos, as turbinas a gás representam a vanguarda da inovação em engenharia.
O desenvolvimento e a inovação de turbinas a gás são impulsionados por metas finais de se tornarem mais limpas, maiores, mais silenciosas e flexíveis. A redução de emissões e o aumento da eficiência do ciclo térmico têm sido e continuarão sendo os principais motivadores das novas gerações de turbinas a gás. Há décadas, os fabricantes de motores aeronáuticos e turbinas a gás vêm aprimorando o ciclo Bryton em direção a eficiências mais elevadas com melhorias em materiais, revestimentos, tecnologias de resfriamento, combustão e muito mais. Uma colaboração interdisciplinar mais rápida e estreita será o próximo fator crucial, permitindo estudos de projeto abrangentes e interdisciplinares para descobrir e liberar o potencial oculto. O único limite? Carnot!
O Simcenter X Advanced permite a engenharia de simulação integrada em múltiplos domínios para projetar uma microturbina a gás
As interrupções de energia, embora geralmente breves, podem impactar severamente infraestruturas críticas como hospitais e centros de dados. Para garantir a operação ininterrupta, unidades de energia de emergência (EPUs) robustas são essenciais e podem, em última instância, decidir entre a vida e a morte. Para cumprir seu propósito, esses sistemas, que geralmente dependem de turbinas a gás de partida rápida, precisam entrar em funcionamento em segundos. As EPUs híbridas, que combinam microturbinas com armazenamento em baterias, oferecem uma solução poderosa, com as baterias preenchendo a lacuna do tempo de inicialização e fornecendo energia de reserva imediata.
Quando uma unidade de energia de emergência precisa entrar em ação, geralmente não há espaço para falhas. Imagine, no caso de um hospital ou unidade de terapia intensiva, a necessidade de um sistema de energia de reserva se torna crítica. Uma unidade de energia de emergência (UEE) é um sistema de engenharia multidisciplinar complexo. Um sistema no qual vários elementos precisam interagir para fornecer um sistema confiável e funcional que opere pontualmente, como esperado, quando esperado e com o melhor desempenho possível.
Eliminar a compartimentalização na engenharia e aumentar a produtividade na área
As unidades de energia de emergência (EPU) têm um objetivo fundamental: devem funcionar de forma confiável e fornecer energia conforme o esperado em caso de falhas, sem margem para erros. Para projetar uma EPU, a engenharia de sistemas é essencial para dimensionar todos os módulos da EPU e simular os cenários de falha. A modelagem de sistemas permite o desenvolvimento de soluções personalizadas para cada aplicação e fornece os parâmetros físicos necessários para o dimensionamento dos módulos ou subsistemas integrados, como o conjunto da turbina a gás.
Dentro do Simcenter X Advanced, os engenheiros têm acesso direto a poderosas soluções de sistema Simcenter, como o Simcenter Amesim, que permitem um projeto de sistema abrangente. Nesse exemplo, a EPU possui uma microturbina a gás integrada de 100 kW. Ao aplicar o aplicativo de desempenho da turbina a gás no Simcenter Amesim, os engenheiros podem especificar diretamente a arquitetura da microturbina a gás e extrair os parâmetros de dimensionamento relevantes para os principais componentes da turbina a gás.
A engenharia multidomínio resolve melhor os desafios multidisciplinares
O projeto de uma microturbina a gás exige uma interação abrangente entre diferentes disciplinas técnicas e várias técnicas de simulação multidomínio. Por exemplo, os componentes do fluxo de gás, projetados com perfeição para um desempenho aerodinâmico ideal, precisam ser verificados quanto à sua viabilidade de fabricação e também quanto à sua capacidade de suportar as cargas transitórias durante a operação. Portanto, a investigação da integridade estrutural deve ser conduzida em conjunto com as considerações de projeto aerodinâmico para ser mais eficaz e evitar iterações desnecessárias. Mesmo que os componentes individuais atendam a todos os requisitos de desempenho aerodinâmico e estrutural, o conjunto pode operar em condições de risco à segurança, por exemplo, devido à ressonância rotacional.
O Simcenter oferece um portfólio abrangente de simulação multidomínio que auxilia idealmente os engenheiros de turbomáquinas a considerar todas as dependências e desafios multidomínio em um único ambiente CAE.
O Simcenter X Advanced oferece acesso à simulação multidomínio em Mecânica, Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), Simulação de Sistemas e Análise e Otimização de Projeto Multidisciplinar (MDAO) sob uma única licença.
Projeto e validação de turbinas a gás, desde o nível inicial do sistema, passando por componentes, até a modelagem completa do motor. Com o Simcenter X Advanced, os engenheiros agora têm acesso definitivo a uma plataforma CAE multifísica abrangente por meio de uma única licença. Com conectividade PLM integrada e gerenciamento de dados, o fio digital deixa de ser uma visão e se torna realidade com o Simcenter X Advanced.
Quando falhar não é uma opção: Excelência em engenharia multidisciplinar com Simcenter X Advanced
No estudo demonstrativo “Quando a falha não é uma opção: Projetando uma microturbina a gás no contexto da geração de energia de emergência”, o Simcenter X Advanced para simulação multidomínio foi colocado à prova. O resultado: um exemplo prático de engenharia de um fluxo de trabalho de projeto completo, estabelecido com o Simcenter X Advanced.
Projeto de sistema e arquitetura do submodelo da EPU e da turbina a gás
Projeto aerodinâmico e validação de compressor e turbina
Otimização acelerada por IA do projeto do eixo do rotor
Projeto estrutural e validação de compressor, turbina e rotor.
Investigação da dinâmica e autoexcitação de rotores, criação automática de diagramas de Campbell.
Co-simulação fluido-estrutura para transformação automatizada de frio para quente e investigação de eliminação de lacunas operacionais
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