对浮动太阳能电池板进行改变游戏规则的重新设计,支持整个北欧的可持续粮食生产

挑战

Connectum 是一家专注于生产独特、通用型及环形产品的制造商,该公司希望重新设计其 ClicFloat 太阳能电池板的浮力系统,以提升其在环境和经济层面的可持续性。

在整个北欧地区,大型温室为超市供应了大部分沙拉蔬菜。虽然这种种植方式比传统种植更高效,但需要大量灌溉用水。为了储水,温室通常配有大型人工水库,而与该灌溉系统相关的最大成本之一就是抽水和排水。Connectum发现,解决方案是在水库水面上安装浮动太阳能电池板,既为抽水提供动力,又能形成覆盖层以最大限度地减少蒸发损失。

在开发出初步原型后,他们委托工程咨询公司Vectayn,利用计算机辅助工程(CAE)技术在投入生产前进一步完善并验证其设计。 鉴于太阳能电池板阵列必须能够承受各种自然因素(风、浪、雪)以及维护载荷的要求,Vectayn需要一套足够灵活的CAE软件套件,以满足其所需开展的各类分析需求;同时,鉴于模型体积庞大且团队成员分布广泛,该套件还需确保工作流程的高效性。

解决方案

Vectayn 选择 LS-DYNA 作为其首选求解器,因为他们认识到该求解器在多物理场分析方面提供的灵活性能够满足各项研究需求。此外,Oasys LS-DYNA 环境因其与 LS-DYNA 关键字的完全兼容性而被选中,这使得 Vectayn 能够充分发挥该求解器的全部潜力。

他们使用 Oasys PRIMER 作为预处理器,高效地准备和构建模型,以便在 LS-DYNA 中运行。正如在2023 年英国会议上所展示的,Oasys D3PLOT 被用于分析可视化、整体设计检查,并利用截面工具模拟部件之间的连接交互。 此外,还利用 LS-DYNA 的任意拉格朗日-欧拉(ALE)功能和 Oasys D3PLOT 对海浪与太阳能电池板之间的流固耦合进行了建模,从而使 Vectayn 能够确定不同海浪作用力对太阳能电池板产生的应力。

FEMZIP 被证明是提升工作流程效率的关键工具,它使团队能够在不牺牲质量的前提下压缩大文件,实现文件大小缩减 97%,从而方便团队成员之间传输数据。

结果

通过利用 Oasys LS-DYNA 环境,Vectayn 实现了全球范围内的协作,并成功完成了分析工作。他们根据分析结果对初始原型进行了大幅优化和改进,以满足所有载荷要求。重新设计的 ClicFloat 太阳能电池板现已投入使用,不仅降低了安装成本,还减少了灌溉的运行成本,并带来了直接的环境效益。 “Vectayn 使用 LS-Dyna 和 Oasys 套件已有 30 多年。其灵活性和广泛的应用使其成为咨询工作的理想工具。团队采用的 ALE 方法对准确建模结构与流体之间的相互作用起到了关键作用。”——Dan Page,Vectayn 董事