1.产品介绍
太泽科技将在后续开发中不断拓展元件库与工质库,致力于软件的持续成长和应用边界的持续延伸。
对于热流体管网系统中的关键或复杂元件(如泵、压气机、换热器、蒸汽发生器等),FloTides软件可为利用基于AI的数据校准功能为用户提供高精度模型。
数据校准功能是太泽科技独有的专利技术,通过引入试验数据或CFD数据,软件将这些元件的经验模型予以自动校准,从而得到具有高度准确性和强大性能预测能力的新模型。数据校准功能可以为用户提高系统仿真的精度,显著提升仿真效果。
对于流体管网中高变量、多目标、小样本的优化问题,FloTides软件内嵌的优化器可以高效、精确地辅助用户做出优化决策。
相较于传统的管网仿真软件,FloTides软件具备领先的流固耦合传热仿真能力。在构建传热网络时,软件可将固体作为计算节点纳入仿真,与环境节点、导热体共同作用,从而解决固体间热传导、固体间热辐射、固体-环境传热、流固耦合传热等问题的计算。这对于进行流体管网系统复杂的传热分析提供了极大的便利。
为了实现复杂系统的协同仿真,将不同学科的模型集成到一个系统中进行设计、模拟和分析,FloTides软件支持国际通用FMI标准协议的 FMU 功能模拟单元。FloTides软件可将诸如CFD模型、FEA模型等高精度模型,以及其他软件输出的诸如控制模型、电路模型等其他学科模型以FMU的形式接入管网模型,实现多物理场的协同仿真,也可将管网模型导出为FMU形式,接入其他系统进行协同求解。
通过嵌入式的CFD模块或以FMU功能模块与其他CFD软件连接,FloTides软件可以实现1D-3D的联合仿真,提升系统关键元件的仿真精度。软件能够自动将边界条件和元件参数传递给CFD软件,也能将CFD的仿真结果传回系统模型,用于系统分析或优化元件选型。
模型降阶是一类将高特征维度的复杂系统通过神经网络或统计学/数学方法降低特征维度从而形成简化系统模型的方法,其生成的简化模型称为降阶模型(Reduced Order Model)。
降阶模型具有快速响应,占用计算资源少的特性,可以满足性能快速预测、优化设计、全生命周期故障预测与健康管理等需求。
FloTides软件可以将复杂或关键部件的CFD仿真数据或试验数据训练为降阶模型插入流体管网中,其计算精度远高于经验模型,又不需占用大量计算资源,可以很好地满足详细设计的需求。或者可将部分管网子系统封装成保留数个输入输出接口的子系统降阶模型,封装后的子系统可以作为高精度的“构建块”保留在数据库中,方便随时调用。还可以将整个管网系统训练成数个关键输出对于数个关键输入的降解模型,可用于流体管网系统现场调试/运维的实时仿真分析,也可以用于与其他学科系统模型(如机械、控制等)联合快速仿真分析等领域。
FloTides软件的系统几何模型导入、快速建模功能可以为工程师节约超过90%用于构建系统仿真模型的时间。只需简单的几步操作,软件就能将PID控制原理图、管网正等轴测图、原生三维CAD模型导入软件并自动创建模型。
最终实现数字孪生中数字模型的构建,能实现三维可视化、系统性能预测、故障模拟与预测、关键设备余寿估算等全生命周期数字模型的应用功能。
2)高温供气管网系统的数字模型构建
某高温供气管网系统是某高性能试验台的重要部分,为实现该系统的以快速、安全调节系统,同时节约试验用气的目标,和关键设备电加温器的健康管理的需求,需要建立高温供气管网系统的数字模型,应用此模型实现系统中阀门组的调控策略优化和关键设备故障预测和健康管理。
通过专家组研究对关键部件电加温器模型进行了等效简化,并且应用FLOTIDES软件实现了电加温器的建模。
该模型可以快速实现阀门组控制策略生成与优化,可作为自动控制的依据。
关键部件加温器的模型能够获得其中各个节点的物理性质,包括无法直接测量的加热筒内壁温度等,能够实现虚拟传感器数据测量的功能。
通过使用该高温供气管网系统数字模型进行计算并且与试验测量的数据进行对照,发现了试验中的数据异常点,并且能够通过数据对比,结合专家经验,定位发生故障的准确部位和故障与原因,实现故障预测与健康管理的功能。
3.技术优势(1)内置丰富可靠的工质库与元件库
FloTides软件内置工质库包括NIST工质库以及核电、航空、船舶、消防等领域的常用工质;元件库包含阀门、管道、换热器、泵、阻力元件、孔口元件、共轭传热、监测元件等15大类130种元件,能基本满足工业领域众多行业用户的热流体系统建模需求。
(2)建模方便灵活,支持外部导入
FloTides软件建模可从元件库中拖取元件,快速实现管网建模,逻辑清晰,操作简洁,修改方便;软件支持从主流工艺二维、三维管网建模软件快速导入并在软件内重建,能自动识别管网模型的部件类型、数量、功能、位置关系,建模快速准确。
(3)高精度降阶模型,数模融合提升模型性能
FloTides软件支持数据校准技术与模型降阶技术,能根据客户需求将管网中的复杂部件的经验模型替换为数据校准后的降阶模型,大大提高复杂部件的仿真精度,同时保持管网模型的快速响应性能,为数字孪生体的构建提供强有力的技术支撑。
(4)多学科、多目标的内置优化技术
FloTides软件内置集成了第四代基于AI/ML的优化算法的自主研发优化器,寻优速度快,运行稳定。优化器能自动关联优化参数、约束条件与优化目标,高效易用,能通过简单设置实现自动优化。可实现复杂管网的结构优化、元件选型寻优、运行策略提升等功能。
(5)内嵌统一数据库,数字知识资产积累
FloTides软件以先进的内嵌数据库为软件的基石,内嵌统一数据库能将有效设计案例、试验与仿真数据、封装模型、调参设定等以数字资产的形式沉淀入库,同意数据库包括模型库、数据库、案例库等,适用于管理、调用、更新和数字化交付。
4.用户价值
(1)建模仿真优化一体化提高设计效率
FloTides软件将设计与优化紧密结合,可以提升复杂管网设计流程,优化操作更加简便,优化结果利用率大幅提高,设计开发流程向智能化、数字化发展,提高设计效率。
(2)高精度数字模型提升数字试验效果
FloTides软件使用基于精确数据的模型校准功能对燃油、滑油和空气系统中的关键部件建立高精度数字模型,有效地将试验数据与仿真模拟融合应用,既能让试验数据真正产生价值,也可以提升管网系统模型的精确度,使得数字试验获得更加贴合实物试验的数据,提高工况预测的准确性,获得更好的数字试验效果。
(3)构建数字孪生模型,服务全生命周期
FloTides软件有助于构建管网系统的数字孪生模型,由此实现从设计研发到仿真验证到调试运维的全生命周期的贯通,对流体管网进行高效准确的建模仿真分析,能预测和识别潜在的运行异常和故障、优化运行策略、实现故障模拟与排查、优化资源管理与配置、提高运维效率与可靠性。
(4)完全自主研发,高质量长期服务
FloTides软件是完全自主研发的工业软件,保证关键研发工具不受外界影响被迫中止服务或者版本更新,提供高质量、高效率、长期稳定的本土技术支持、定制开发和软件升级等服务。
FloTides软件应用于核电、船舶、航空、燃机、汽车、消防、暖通等工业领域,尤其适用于由众多流体部件组成的复杂热流体网络系统的设计、优化与运维需求。
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