サステナブル・パフォーマンス

実環境の挙動を予測および最適化

ウィンド・タービンの稼働では、多様な実環境条件で最大の効率と信頼性を確保することが要求されます。ウィンド・タービンの稼働中にブレードを交換する必要がある場合、保証と交換に高額なコストがかかります。その他の困難な課題として、環境および安全性に関する厳しい要件を満たすことが挙げられます。

メーカーにとって、ウィンド・タービンおよびその構成要素に対する強風、水力、地震、運転上の負荷の影響を正確に予測することは極めて重要です。たとえば、大型構造や設備の強度・変形、線形・非線形解析、熱負荷、振動、破損、破壊、浸食による劣化の影響などが挙げられます。コストがかかる物理的な試作品を作成しなくても、ウィンド・タービンのコンポーネントの性能をテストできる方法があります。

ダッソー・システムズのサステナブル・ウィンド・タービンでは、複雑な実環境の挙動を正確に予測して最適な設計を実現できます。これには、振動、非線形変形・応力、破損・破壊、摩耗シナリオ、流体-構造相互作用を始めとするマルチフィジックス効果などのシミュレーションが含まれます。また、このソリューションでは、プライ数を減らすことでブレードの重量を最小限に抑えることもできます。 これらの解析をバーチャルに行うことで、開発時間とコストを大幅に削減することができます。

主な機能とメリット

  • パーツを結合し、完全なアセンブリー・シミュレーションを実行するマルチボディ・ダイナミクス
  • 実験計画法による計算を用いた代替設計の探求と最適な設計パラメータの特定
  • あられなどの厳しい自然現象のシミュレーションとブレードへの損傷を示す影響分析
  • XFEM(拡張有限要素法)モデルを使用した亀裂伝播解析
  • 幾何学的拘束ごとにパーツ重量を最適化するトポロジー最適化モジュール
  • 故障解析を含む粒子法などの高度な機能

FEAにより、大型ベアリングの耐用年数を正確に判断できるようになりました。その結果、設計のやり直しやプロセスに要する開発時間を短縮できました。

Martin Stief氏 CAE統合部門エンジニア、Schaeffler Technologies AG & Co.KG