Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.
ShipFive Design & Shipbuilding’de uzun bir gün daha1. Tasarım mühendisliği ekibi, en son yeniliklerini geliştirmek için sayısız yinelemeden geçti ve başarılı açık deniz tedarik gemilerinin eski bir grubunu yeniledi.
Daha enerji tasarruflu azimut pod tahriklerinin takılması ve yeni tahrik ve dümenleme cihazına daha iyi akış sağlamak için iskele uzunluğunun değiştirilmesinden sonra yeni bir sintine omurgası tasarımı gerekmiştir. Pahalı model testleri, geminin sert dönüşlerde elverişsiz yalpa hareketleri sergilediğini göstermiştir ve ekip hayal kırıklığına uğramaktadır.
Akıllarında tüm tasarım parametreleri arasındaki çelişkili gereksinimleri birleştirecek bir çözüm vardı. Sadece CFD analistlerinden yalpa hareketlerini normale döndüren yeni tasarımın tahrik performansından ödün vermeyeceğine dair son bir onay almaları gerekiyordu.
Kötü haber. CFD departmanından bir meslektaşım, en son tasarım için, sert dönüş hareketleri sırasında yüksek sapma açılarında sintine omurgalarından kayda değer bir girdap oluştuğunu bildirdi. Podlara giriş düzlemindeki wake sayısı kabul edilebilir eşiğin altına düşüyor. Ekipten bir mühendis “CFD’den gelen akış alanı verileri olmasaydı bunu fark edemezdik” diye ekliyor.
“Tasarımı şimdi yapmazsak büyük cezalarla karşılaşmanın eşiğindeyiz” diye sözlerine devam etti. Odayı sessizlik ve umutsuzluk kaplar. “Nihai tasarıma karar vermek için üç ayımız daha var. Yeni bir tasarım yinelemesine gitme sürecini hızlandırmazsak, sadece bir tasarım değişikliğine daha bakabiliriz – eğer o da olursa” diyor bir başka meslektaşı.
Azaltılmış dereceli modellemeye (ROM) ve çalıştırılabilir Dijital İkiz’e (xDT) girin
Simülasyon ekibinin bir üyesi devreye girer: “Ya bize sadece temel tasarım varyasyonlarına doğru tepki trendlerini veren hızlı zamanlı bir simülasyon modeli kullanabilirsek?”. Açıklamaya devam ediyor: “Problemin en önemli fiziğini ele alan bir ROM tanımlayabiliriz. Bu, katsayıların her bir tasarımın benzersiz hidrodinamik özelliklerini temsil ettiği bir tür katsayı tabanlı denklem sistemi olacaktır. Bu katsayıların veri tabanına sahip olduğumuzda, tüm tasarım zarfını dakikalar içinde çözebiliriz.”
Baş Tasarım Mühendisi iç geçirir ve cevap verir: “Hiç bütçemiz kalmadı, çekme tankında açık bir yer bulmak için bekleyecek zamanımız da yok. Katsayıları bu şekilde elde ediyoruz, değil mi?”
“Pek sayılmaz. Mevcut simülasyon araçlarımızı kullanabilir ve kaynakları bulutta kullandıkça dinamik olarak talep edebilir ve ödeme yapabiliriz. Bekleme süreleri yok. Konuştuğumuz gibi başlayabiliriz!”
“Ben ikna olmadım. Simülasyon çıktılarının doğru olup olmadığını nasıl bilebiliriz?”
Simülasyon mühendisi kendinden emin: “Akış simülasyonlarımızı, deniz denemelerinden elde edilen geçmiş veriler ile başarısız tasarımlar için yapılan model testlerinin karşılaştırılmasına dayanarak zaten doğruladık. Yani araçlar güvenilir.”
“İyi bir noktaya temas ediyorsunuz. Gerçek gemi inşa edildikten sonra simülasyon altyapısını bağlayabileceğimiz fiziksel varlık olacak ve gemi hizmette olduğu sürece gerçek sistem ve dijital ikiz birbirini besleyerek ilerleyecek. Bu, gemi performansını geliştirmemize ve gemiyi taklit eden sayısal araçları iyileştirmemize yardımcı olacak.” Baş Tasarım Mühendisi bu çözümün katma değerini görmeye başlar. “Bu yol bizi sadece içinde bulunduğumuz çıkmazdan kurtarmakla kalmayacak, aynı zamanda sizin tarif ettiğiniz gibi ileriye dönük olarak bu dijital ikiz konseptini de benimseyebiliriz.”
“Aslında, bu bir yürütülebilir dijital ikiz. Bölmek ve fethetmek, en kritik alan sorunlarını belirlemek ve bunlar için kapsüllenmiş modeller geliştirmek zorunda kalacağız. İyi haber şu ki, bu kapsüllenmiş modellere dayanan dağıtılabilir bir uygulamaya sahip olduğumuzda, mühendislik araçları konusunda eğitimli veya uzman olmayan mühendisler de bu yazılım paketlerini kullanabilecek ve bu da tersane olarak daha hızlı hareket etmemizi sağlayacak. Sizin de çok iyi bildiğiniz gibi simülasyon grubumuz küçük.”
XDT nedir?
Dijital ikizin değer önerisi, dijital modelin fiziksel varlığa bağlanabilirliğine dayanmaktadır. Fiziksel varlığın işletilmesinden elde edilen ölçümler dijital ikizini doğrulamak, geçerli kılmak ve geliştirmek için kullanılırken ölçülemeyenler dijital ikiz kullanılarak hesaplanabilir ve analiz edilebilir. Tasarımın başlangıcından fiziksel varlığın hizmetten çıkarılmasına kadar iki taraflı bir veri ve iyileştirme akışı ortaya çıkar. Van der Auweraer ve Hartmann (2022) xDT için birincil referansı temsil etmektedir. Onlara göre xDT aşağıdaki gibi tanımlanabilir:
“Belirli bir bağlamda belirli bir davranış kümesini modellemek için dijital ikizden özel bir kapsülleme çıkarıldığında, örneklendirilmiş ve kendi kendine yeten bir model gibi bağımsız bir yürütülebilir temsil sunmak, yürütülebilir dijital ikiz olarak adlandırılır.”
ShipFive Design & Shipbuilding ekibi ROM kullanarak tasarım sorunlarını nasıl çözebilir ve gelecek için xDT’yi nasıl inşa edebilir?
Problem-çözüm konsepti Şekil 3’te gösterilmektedir. ShipFive Shipbuilding, gerekli ROM tabanlı iş akışının ve uzun vadeli xDT çözümünün eklenmesini kolaylaştıran Siemens dijital iş parçacığını kurumsal ölçekte konuşlandırmıştır. Siemens NX geometrisi kullanılarak, sintine omurgaları için modifikasyonlar zaten parametrelendirilmiş model üzerinde kolayca yapılır. HEEDS iş akışı, tüm Simcenter araçları arasındaki bilgi ve veri alışverişini düzenliyor.
Yeni geometri daha sonra Simcenter STAR-CCM+’daki sanal çekme tankı boru hattında çalkalanır ve burada sabit sürüklenme, sapma, düzlemsel hareket mekanizması (PMM), yalpa bozulması ve zorlamalı yalpa salınımı testlerinden oluşan bir matris yapılandırılır. Tasarım mühendisliği model yazma süreci tamamlanır. Elde edilen gemi üzerindeki kuvvet ve moment veri tabanları, belirli akış alanı bilgileriyle birlikte, katsayı tabanlı ROM’ları doldurmak için bir makine öğrenimi (ML) veri analizi bloğuna beslenir. Bunlar kurum içi veya Simcenter Amesim ROM Builder gibi Simcenter çözümlerine kolaylıkla bağlanabilir. Bu, model yürütme etkinleştirme aşamasıdır. Konsept tasarımın sorun giderme yinelemesinin ana hedefi olan kabul edilebilir yalpa hareketi özelliklerinin sağlanması aşamasına kusurlu bir tasarımın girmemesini sağlamak için Simcenter Amesim deniz kütüphanesi kullanılarak geminin hidrodinamik performansı üzerinde bir ilk kontrol gerçekleştirilir. Bu çalışmalar, tasarım ekibi toplantılarında dağıtım platformunda (bir dizüstü bilgisayar veya tablet) yürütülür.
1 Hayali tersane
Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.