4汕頭會議技術論壇十灃科技-SPH方法在海上風電的研發與應用.pdf

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1、本文件涉及的知識產權及商業信息均為深圳十灃科技有限公司所有，未經深圳十灃科技有限公司同意，任何主體不得將本文件用作其他用途，亦不得使用、公開或向第三方披露本文件以及本文件涉及的知識產權、商業信息等，否則深圳十灃科技有限公司有權追究侵權方的相關責任。深圳十灃科技有限公司SPH方法在海上風電的研發與應用馮科瑋目 錄030201項目背景及軟件介紹海洋工程應用十灃介紹內部資料 請勿外泄項目背景及軟件介紹01內部資料 請勿外泄內部資料 請勿外泄項目背景及軟件介紹4缺乏針對海上浮式風機極端載荷與運動響應的精確預報方法海上風電容量及開發模式國內海上風電裝機容量臺風造成風機破壞風和浪作用于風機2007年臺海上

2、機于渤海安裝，2010年東海橋電項期并；發展向：東南近海、型化、深50-100m、浮式機；挑戰：缺乏考慮極端載荷下針對浮式機特點的學問題，對可能存在的險估計不，造成安全事故問題。n 國內海上風電發展內部資料 請勿外泄內部資料 請勿外泄項目背景及軟件介紹5海上風機動力學耦合CFD仿真，極端風浪下強載荷作用SPH仿真，海浪翻卷破碎MBD仿真，風機動力學耦合分析CFD-SPH-MBD耦合可以模擬復雜海況下漂浮式風機多場-多體耦合動力學問題！風浪環境海浪翻卷破碎漂浮式海上風機在風浪流聯合載荷耦合機理及特性內部資料 請勿外泄內部資料 請勿外泄項目背景及軟件介紹6SPH(Smooth Particle H

3、ydrodynamics)ijrijRcutWSWSPH數值近似示意圖1.起源及發展最早起源 于解決開放空間的天物理學問題近余年 推到計算流體-固體學領域2.數值近似應光滑函數W，近似連續以及離散形式的場變量粒近似：1Nijijjjjff W mr=,1Nijijjjff Wmaar=輪胎涉水（上：ALE，下：SPH）3.算法特點不需要剖分格，幅降低前處理難度及作量計算中不存在格畸變險GPU并擴展性強，易實現效規模并粒間沒有格拓撲關系的約束，能捕捉花濺內部資料 請勿外泄內部資料 請勿外泄項目背景及軟件介紹7TF-SPH 是十灃科技推出新一代工業級粒子法通用流體仿真軟件TF-SPH 軟件前端n軟

4、件特點集前處理、求解器、后處理功能于體軟件融了精度、保真粒法數值求解器吸納了近年先進計算模型、凝聚了領域專家多年研究成果適配國內外主流消費級和專業級顯卡，能夠計算上億量級粒數的復雜程問題內部資料 請勿外泄內部資料 請勿外泄項目背景及軟件介紹自由液面演化不依賴網格拓撲精確捕捉液滴飛濺多介質相互作用界面自動追蹤交界面計算精度高多物理場耦合適用于多場耦合熱流固耦合精度高豐富的物理模型、滿足不同物理場景的高保真仿真需求8|應用領域：海洋、汽車、航天航空、機械等行業內部資料 請勿外泄海洋工程應用02內部資料 請勿外泄內部資料 請勿外泄海洋工程應用海上平臺沖刷TF-SPH固定式海上平臺仿真固定式海上平臺n

5、分析海浪對固定式海上平臺的沖擊載荷作；n技術挑戰：定常、線性、流固耦合問題、沖擊載荷；nSPH法能天然對由液和流固耦合界進追蹤，對于波浪翻卷破碎和濺能夠得到較好地捕捉。10內部資料 請勿外泄內部資料 請勿外泄海洋工程應用漂浮式海上風機n海上電從淺海的樁柱型向深海的漂浮式 深(50)；n多物理場耦合，模擬和海浪傳播-機運動-系泊錨定體化場景；n強線性，海浪破碎、結構變形位移等。風和浪作用于風機11內部資料 請勿外泄內部資料 請勿外泄海洋工程應用漂浮式海上風機nSPH-FEM耦合，模擬系泊錨定作，兩端鏈接海洋底部和機平臺；n采經驗公式計算的推，平速：10m/s；n浮體基礎多體動學仿真，模擬復雜海況

6、下漂浮式機多場-多體耦合動學問題。2426282:2322/72/472477297Force X(N)Time(s)茜恍1 茜恍2106況1：波3m，周期7.5s；況2：波7m，周期12s；12TF-SPH漂浮式海上風機仿真wind2426282:23222722322237224222Tension(kN)Time(s)茜恍3a3 茜恍3a4 茜恍4a3 茜恍4a4內部資料 請勿外泄內部資料 請勿外泄海洋工程應用T=0.2 sT=1.0 sT=1.5 sT=2.5 s飛機水面迫降n機以平速度20m/s，垂直速度-1m/s進，初始姿態為6，模擬機迫降時與接觸受到的沖擊；n仿真結果預測浪花的濺

7、、機的度變化、以及機在上短暫的漂浮。飛機底部受力云圖飛機受力、速度及姿態角變化13TF-SPH飛機水面迫降仿真0.00.51.01.52.02.50246810f()Time(s)TF-SPH 倆廢0.00.51.01.52.02.5-280-240-200-160-120-80-400 TF-SPH 倆廢Force Y(kN)Time(s)0.00.51.01.52.02.50100200300400500600 TF-SPH 倆廢Force Z(kN)Time(s)0.00.51.01.52.02.5-1600-1200-800-4000400800 TF-SPH 倆廢Moment X(k

8、N.m)Time(s)內部資料 請勿外泄內部資料 請勿外泄海洋工程應用直升機漂浮距離和受力對比直升機水面漂浮14TF-SPH直升機水面漂浮仿真n直升機應急漂浮系統是上救類產品之，作是給應急降落在上的直升機提供穩定的漂浮能；nSPH模擬直升機漂浮系統在不同海況下的漂浮過程，分析直升機的姿態度、漂移距離等。十灃介紹03內部資料 請勿外泄發展歷程2021.03-2021.092021.05-2021.122022.082022.032012-2016科研平臺孵化（北京/南京）2016.12成深圳清灃溪科技（核軟件研發）2020.12成 深圳灃科技有限公司（總部/研發基地）成 州灃、浙江灃、嘉興灃、北

9、京灃（區域基地）完成A/A+輪數億元融資（瓴、松、國開科創、深圳天使基、南創投、基、州知識城等）并南京友、友國際國家新企業、國家勵軟件企業2022.10-2022.12成 重慶灃、武漢灃、溫州灃、鄭州致2022.06成 安灃、南昌灃（區域基地）2023.02成 杭州灃2023.04持續發展中16內部資料 請勿外泄自主軟件體系與技術規劃n 以通用核心軟件為基礎，以行業共性需求為牽引，打造行業標桿軟件和數字孿生應用，著力解決產業數字化“少魂”問題。TF-Thermal:電熱管理仿真軟件TF-Turbo:葉輪機械動仿真軟件TF-SimFARM:數值場軟件TF-ShipL：船舶吊裝仿真軟件.通核軟件數

10、字孿與云服務業應軟件TF-QFLUX:通不可壓縮CFD軟件TF-CFlow:通可壓縮CFD軟件TF-Lattice:LBM流體仿真軟件TF-SPH:光滑粒法流體仿真軟件TF-Dyna:顯式動學仿真軟件TF-Struct:通結構學仿真軟件TF-DCAMS:通多體動學仿真軟件TF-DEM：離散元仿真軟件TF-Acoustics:聲學仿真軟件TF-eMAG:頻電磁仿真軟件TF-AiMDO:通數值優化平臺ClouDESIGN:程仿真云服務平臺TF-Pandroid仿真數據管理平臺TF-MetaFactory元、元產線、元設備TF-EnergyOS綜合能源管理系統數據驅動模型支撐軟件定義精準映射智能決策

11、17內部資料 請勿外泄TF-SimFARM：風資源數值規劃平臺/數值風場18n 以先進CFD求解器為內核，提供高精度風環境仿真與風資源數值預報功能采B/S架構，持私有云、公有云部署；已內嵌30m級全國地形數據庫，場建模、格剖分全動，持基于主CFD求解器的資源定向計算、綜合分析、機陣列布置優化、電基地分析等核功能。測數據庫格剖分機數據庫資源評估CFD計算陣列布置優化地形數據庫項數據庫B/S架構TF-SimFARM 界面內部資料 請勿外泄TF-SimFARM：風資源數值規劃平臺/數值風場19Anholt海上電場位于丹，離海岸線15km，整個場安裝111臺 SWT-3.6-120（HH82）機。場區存在速梯度，采場中央參考點中尺度數據，年平均速9.21m/s。n Anholt案例計算風場風機排布示意圖*中間一排風機尾流對發電量影響不同風向風機尾流對發電量影響法平均誤差TF-SimFARM2.3%Ensemble3.2%EMD PARK2ti4.0%法平均誤差TF-SimFARM1.6%Ensemble2.8%EMD PARK2ti3.9%謝 謝