卡内基波浪能源设计和建造世界上第一个运行的波浪农场

在建造CETO系统之前，卡耐基波浪能源的工程师需要知道机械部件将承受多大的负载，以便对它们进行适当的调整。过于沉重或坚固的部件会增加成本，但不够坚固的部件可能会在暴风雨的海洋中失效。工程师们想要分析负载和估计能量输出，而不需要建立整个系统的比例模型。

在CETO系统中，海洋的水动力首先通过浮标的运动转化为机械能，然后通过泵将其转化为水力能，最后通过水力转换装置将其转化为电能。卡内基的工程师需要一种方法来对这个多域系统进行建模，并对一系列配置、海况和故障进行模拟。此外，他们需要快速分析模拟结果和从部署系统收集的数据，以完善他们的模型，优化设计，并向潜在客户和投资者展示该技术。

Carnegie Wave Energy使用Simu万博1manbetxlink和Simscape Fluids™为其Wave Energy技术创建和模拟多域模型。

在Simulink中，万博1manbetx该团队创建了一个浮标、泵和连接它们的绳索的2D模型。他们使用自定义的MATLAB对施加到泵上的力矩以及泵的角位移进行建模^®函数集成到Simulink模型中。万博1manbetx

工程师们使用Simscape Fluids对系统的液压回路进行建模，包括液压缸和气缸垫、止回阀、蓄能器、管道和水力发电转换装置。

他们在CETO 5中使用分段管道块来模拟超过6公里的管道，并表示管道的流体惯性、流体压缩性和阻力特性。

在Simulink中创建了基于30年海洋数据的海洋状态模型后，该团队运万博1manbetx行了数百次模拟，以分析负载、流、压力、疲劳和其他关键系统指标。

通过使用parallel Computing Toolbox™在八核和十二核处理器上并行运行多个模拟，它们减少了模拟时间。

在MATLAB中对仿真结果进行了分析。例如，该团队对模拟结果进行了统计分析，为供应商提供了疲劳数据的直方图。

PWEP装置中的数百个传感器收集液压系统中的压力、流量和温度数据;电气系统中的电压和电流频率;以及机械系统中的载荷，位移和加速度。在MATLAB中分析这些数据后，工程师们利用这些结果来验证他们的模型。初步测试表明，模型和测量结果之间存在很强的相关性。卡内基目前正在研究CETO 6，预计每个浮标能产生1兆瓦的电力。

• 规模测试最小化。Fiévez表示:“建造物理原型进行比例测试既昂贵又耗时，而为机械负载和液压系统开发可靠的比例方法是一项复杂的工作。”“使用Simscape Fluids，我们只是简单地改变模拟，以匹配我们想要建模的系统的大小或范围。”
• 获得了关键的设计见解。“万博1manbetxSimulink揭示了我们没有预料到的系统行为，”卡内基波浪能源公司的分析工程师Alex Pichard说。“例如，在安装系统时，我们需要确定活塞的位置，使负载最小化。我们的直觉告诉我们要尽可能地把活塞放下来，但模拟结果显示，活塞应该几乎是完全张开的。”
• 敏感性研究加速。分析工程师Jack Jorgensen说:“我们的敏感性研究需要大量的模拟，因为我们通常会对每个参数值进行15到20个海况的模拟。”“有了并行计算工具箱，我们可以并行运行模拟，而有了12核计算机，我们可以看到速度几乎提高了12倍。”