新兴能源系统及其挑战
工程师不仅仅是改进现有的设计。他们正在重塑整个能源系统的开发和交付方式。这一革新带来了多项突破性技术的新工程挑战。
聚变能源：使聚变商业化依赖于解决极端的工程问题。材料必须能够承受强烈的中子轰击。冷却系统必须应对严酷的热梯度。反应器的几何形状必须平衡安全性、稳定性和可扩展性。仿真使工程师能够虚拟地探索这些条件，从而减少对物理原型的依赖。
小型模块化反应堆 (SMR)： SMR 和第四代设计是传统核反应堆更安全、更灵活的替代方案。它们更好地适应区域电网和可变需求。然而，创新引发了有关在不影响安全的情况下简化制造的问题。仿真可以尽早回答这些问题，让工程师有信心更快地迭代并实现法规遵从性。
反应堆的三个设计迭代。仿真结果揭示了支撑结构中的应力点，并显示了微小的设计参数更改如何改变结果并降低总体应力。
海上风电：海洋是一个困难的工程环境。开发人员必须考虑风的变化、波浪力和涡轮机疲劳。仿真可以提前对这些条件进行建模。团队可以在安装前测试系统响应并微调性能策略，从而降低成本和风险。在我们最新的博客中了解更多信息。
可视化风力涡轮机产生的声学（噪声）的仿真模型
l混合能源系统：这些系统结合了风力发电电解槽等绿色氢技术。它们将多个领域结合在一起，包括机械、电气、热和流体。多物理场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克服了一系列苛刻的限制。他们必须快速行动，不能偷工减料。
l更快的上市时间：开发时间正在缩短。对质量、可靠性和安全性的期望保持不变。
l不断变化的法规：安全和环境标准不断更新。团队需要支持每个阶段的可追溯性和认证的能力。
l经济限制：不稳定的供应链和不断上涨的材料成本需要针对高风险环境的经济高效的解决方案。
l跨学科的复杂性：当今的能源系统跨越多个物理领域。跨越这些边界的设计需要无缝集成和系统级视图。
l基础设施规模扩大：增加新能源容量意味着升级电网、存储和配电网络。这些大型项目成本高昂且耗时。
l仿真提供了解决方案。虚拟环境中的高保真测试可减少不确定性并改善设计结果。它消除了物理原型制作的高成本和风险。
仿真和虚拟双胞胎的力量
仿真提供了一个虚拟环境，可以在制作物理原型之前测试、迭代和验证想法。无论是优化风力涡轮机叶片还是分析反应堆堆芯中的传热，仿真都可以让工程师快速探索想法并做出自信的设计决策。
针对夹具的实验设计 (DOE) 研究，涵盖各种设计参数以及它们如何影响关键性能结果
虚拟双胞胎提升了这种能力。虚拟孪生是一种结合了几何、数据和物理的精确 3D 模型。它捕获能源资产在其整个生命周期中的行为和性能。高级模拟集成了真实世界的数据，以显示资产在不同条件下的响应方式。物理世界和虚拟世界之间的实时链接使团队能够监控、优化和管理能源系统。它提供预测性见解，帮助工程师做出更好的决策。
对于能源提供商来说，虚拟双胞胎具有以下几个优势：
l降低风险：团队可以在施工前对想法进行虚拟测试，从而减少返工和投资风险。
l更智能的集成：工程师可以模拟可再生能源、存储系统和电网在不同负载条件下如何相互作用，从而提高系统可靠性。
l更快的规划：运营商可以预测传输网络在未来场景下的表现，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。 NAREA 使用仿真来评估其新型微型模块化反应堆，将真实世界的数据输入到虚拟双胞胎中以测试安全性和性能。同样，远景能源对整个风力涡轮机系统进行建模，以微调设计并提高可靠性。 LM Wind Power 采用先进的空气声学建模来设计更安静、更高效的涡轮叶片，而无需进行昂贵的现场测试。
MODSIM：统一设计和仿真
现代工程项目对于传统的线性开发来说过于复杂。统一 CAD 建模和仿真（或MODSIM）提供了一条实用的前进道路。 MODSIM 消除了设计和仿真之间的孤岛。团队在一个平台上进行协作，在通用数据模型上同时进行设计和模拟。
3D EXPERIENCE 平台上的仿真由受人尊敬和部署的求解器（例如Abaqus）提供支持。 MODSIM 建立了一个连续的反馈循环，允许工程师构建几何图形、网格部件并应用测试条件，而无需导出文件。如果设计发生变化，模拟会自动更新。该集成环路支持快速设计探索。团队可以快速权衡权衡并改进结果，而不会减慢开发速度。
用于离心泵设计的 MODSIM 工作流程：只需单击一下，设计更改就会自动更新到仿真模型中并显示结果，以不断改进设计
这种统一的方法通过消除设计师和分析师之间的手动交接来改变协作。通过在一个环境中将 CAD 和仿真与程序管理连接起来，3D EXPERIENCE 平台充当单一事实来源。决策者可以将每个设计选择追溯到其性能数据。这降低了模拟采用的障碍。它使设计人员和工程师能够直接在SIMULIA中进行仿真，而无需深入的分析师参与。最终，MODSIM 帮助公司转向更敏捷、数字化连接的工程流程。
建设可持续的未来
能源行业正在迅速变化。 SIMULIA 将先进的仿真与灵活性和规模相结合，帮助公司跟上步伐。通过将仿真集成到日常工作流程中，工程师可以尽早测试想法并更快地解决问题。3D EXPERIENCE 平台上的云支持协作可让您随时随地访问仿真，并在需要时使用可扩展的高性能计算 (HPC)。这种统一的方法可以更快地交付更好的产品。
通过将 CAD、仿真和数据统一在一个虚拟环境中，我们使能源创新者能够进行整体思考和有目的的设计。我们可以共同构建为可持续、有弹性的未来提供动力的系统。
