نکات کلیدی از کنفرانس COMSOL 2014 بوستون

شرکت کنندگان در کنفرانس COMSOL 2014 بوستون این فرصت را داشتند که سخنرانی های کلیدی را از کاربران نرم افزار شبیه سازی COMSOL Multiphysics® Oak Ridge National Laboratory و WiTricity بشنوند. هر دو جذاب و بسیار آموزنده، این ارائه ها ترکیبی جالب از برنامه های کاربردی چند فیزیک قابل توجه را ارائه می دهند.

آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL)

جیمز دی فریلز اولین سخنرانی روز در کنفرانس COMSOL 2014 بوستون بود. فریلز در ارائه خود، تجربیات خود را از دوران دانشجویی مهندسی تا نقش فعلی خود به عنوان عضو ارشد پژوهشی در آزمایشگاه ملی اوک ریج به اشتراک گذاشت. او برخی از کارهای شبیه‌سازی خود را در ارتقای طراحی و تلاش‌های تبدیل سوخت راکتور ایزوتوپی با شار بالا (HFIR) ارائه کرد.

سخنران اصلی جیمز دی. فریلز از آزمایشگاه ملی اوک ریج.

انتخاب شغل در شبیه سازی

هنگامی که فریلز در سال 1972 کار کارشناسی خود را در دانشگاه تنسی، ناکسویل آغاز کرد، چشم انداز او برای حرفه در مهندسی روشن بود. با این حال، الهام اولیه او برای دنبال کردن شبیه‌سازی، مربوط به سال آخرش در رشته مهندسی هسته‌ای بود. در یک دوره آزمایشگاهی، فریلز آزمایش‌های پالس را روی یک راکتور تحقیقاتی فیزیک- سلامت در ORNL با شبیه‌سازی‌هایی با کد FORTRAN که برای دانش‌آموزان ارائه شده بود، مقایسه کرد. این تجربه او را تحت تأثیر و مجذوب ایده شبیه‌سازی رویدادهای زندگی واقعی قرار داد.

در طول سال‌ها، فریلز نیاز به بهبود در کدهای شبیه‌سازی را تشخیص داد و به جستجوی یک کد کامپیوتری ایده‌آل برای شبیه‌سازی ادامه داد. این پیگیری او را به سمت نرم افزار COMSOL سوق داد که اکنون به طور فعال در تحقیق و توسعه ORNL استفاده می شود.

بهبود طراحی اجزای اصلی راکتور ایزوتوپی با شار بالا

HFIR که از سال 1966 کار می کند و اکنون با توان حرارتی 85 مگاوات کار می کند، بالاترین منبع نوترون مبتنی بر راکتور شار برای تحقیقات در ایالات متحده است و یکی از بالاترین شارهای نوترونی حالت پایدار را در بین هر رآکتور تحقیقاتی در جهان فراهم می کند. . هدف اصلی HFIR تولید ایزوتوپ های رادیواکتیو، آزمایش مواد تابشی و تجزیه و تحلیل فعال سازی نوترون بود.

امروزه تاکید اصلی شامل پیشرفت علم از طریق پراکندگی نوترون است. نوترون های حرارتی و سرد تولید شده توسط HFIR برای مطالعه فیزیک، شیمی، علم مواد، مهندسی و زیست شناسی استفاده می شود. شار شدید نوترون، چگالی توان ثابت و چرخه های سوخت با طول ثابت هر سال توسط بیش از 500 محقق برای تحقیقات پراکندگی نوترون در مورد خواص اساسی ماده متراکم استفاده می شود.

در یک پروژه طراحی مجدد در سال 2004، ORNL به COMSOL Multiphysics برای توسعه یک جزء فشاردهنده منبع سرد هیدروژن روی آورد. با شبیه‌سازی توزیع دمای سطح و جریان‌های جریان همرفت طبیعی داخلی، این تیم توانست یک فشاردهنده کارآمدتر ایجاد کند که بیش از هفت سال با موفقیت کار کرده است.

اسلاید برگرفته از سخنرانی اصلی و با حسن نیت از آزمایشگاه ملی Oak Ridge (کپی رایت (C) 2014 Oak Ridge National Laboratory).

شبیه سازی برای تجزیه و تحلیل عملکرد بسیاری از اجزای دیگر و فیزیک مرتبط با عملکرد HFIR، از جمله برهمکنش ساختار حرارتی با یا بدون تماس، برهمکنش ساختار سیال، جریان آشفته غیر همدما، رسانایی شکاف گاز و چند بعدی استفاده شده است. سینتیک راکتور فضا-زمان

تبدیل HFIR به سوخت LEU

در یک پست وبلاگ اخیر ، استفاده ORNL از شبیه‌سازی را برای کشف طرح‌هایی که امکان تبدیل ایمن HFIR به سوخت اورانیوم با غنای پایین را فراهم می‌کند، همانطور که توسط یک ابتکار اداره امنیت هسته‌ای ملی لازم است، برجسته کردیم.

فریلز در طول ارائه خود بر ارزش این رویکرد و نحوه پشتیبانی آن از فرآیند تبدیل تاکید کرد. با شبیه‌سازی، آن‌ها می‌توانند انواع مختلفی از تعاملات چندفیزیکی از جمله جریان سیال، انتقال حرارت صفحه سوخت و مایع خنک‌کننده، و پاسخ ساختاری ناشی از انبساط حرارتی و برهمکنش سیال را تجسم کنند. نتایج این تحلیل ها منبع ارزشمندی برای رسیدگی به مسائل ایمنی مانند نقاط داغ، کاهش جریان و پتانسیل کمانش است.

نکته: ویدیوی ارائه اصلی را اینجا تماشا کنید .

سخنرانی کلیدی “With COMSOL, that time now” برگرفته از مقاله جیم فریلز @IEEESpectrum #COMSOLconf14 است.

— COMSOL (@COMSOL_Inc) 9 اکتبر 2014

WiTricity

آندره Kurs از WiTricity بعداً روی صحنه آمد و در مورد اهمیت مدل‌سازی و شبیه‌سازی در توسعه برق بی‌سیم خود تأمل کرد.

سخنران اصلی آندره کورس از WiTricity.

حرکتی به سوی الکتریسیته بی سیم

WiTricity، یک شرکت نوپا که دفتر مرکزی آن در Watertown، MA، ابتدا به عنوان یک پروژه تحقیقاتی در MIT آغاز شد. در این پروژه، محققان با موفقیت یک لامپ را به صورت بی سیم در یک اتاق با یک سیم پیچ مغناطیسی روشن کردند.

از زمان تأسیس در سال 2007، این شرکت بر اساس این ایده خلاقانه کار کرده است تا فناوری انتقال انرژی بی سیم در فواصل میان برد را به واقعیت تبدیل کند. با انتقال انرژی کارآمد، برق بی‌سیم می‌تواند به طور موثر دستگاه‌های موبایل، لپ‌تاپ، خودروهای الکتریکی و حتی دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت مانند دستگاه‌های کمکی بطن چپ و کاشت حلزون را شارژ کند. WiTricity با تعهد خود به توسعه برق بی سیم، به طور قابل توجهی در ماه گذشته در ” 25 بهترین اختراع سال 2014 ” در مجله TIME به دست آورد.

اسلاید برگرفته از سخنرانی اصلی و ارائه شده توسط WiTricity (کپی رایت (C) 2014 WiTricity).

از مفهوم تا نمونه اولیه

فناوری پشت محصولات این شرکت مبتنی بر فناوری انتقال قدرت بی سیم با طنین بالا است. همانطور که توسط Kurs اشاره شد، این “در اصل به طراحی رزوناتورهای بسیار خوب مربوط می شود.”

تشدید کننده های WiTricity معمولاً از حداقل یک سیم پیچ تشکیل شده اند که از یک هادی الکتریکی ساخته شده است. این دستگاه‌ها همچنین ممکن است دارای مواد مغناطیسی باشند که برای تغییر جهت میدان مغناطیسی و همچنین سطوح فلزی که محافظ الکترومغناطیسی هستند طراحی شده‌اند. یک عنصر حیاتی که باید در توسعه یک تشدیدگر کارآمد در نظر گرفته شود، طراحی الکترومغناطیسی است.

برای پرداختن به این عنصر طراحی، تیم به مدل سازی اجزا محدود در COMSOL Multiphysics روی آورد. این به انعطاف پذیری بیشتر در تحقیق و توسعه اجازه داد و فرصتی را برای آزمایش ایده های گسترده تر و افزودن پیچیدگی به مدل در صورت لزوم ارائه داد. علاوه بر ادغام MATLAB® از طریق LiveLink™ برای MATLAB®، این نرم‌افزار به دلیل توانایی داده‌های راه‌حل آن در محاسبه ایمنی انسان و تداخل الکترومغناطیسی ارزش‌گذاری شد.

WiCAD®

این قابلیت‌ها در محیط شبیه‌سازی WiCAD®، نرم‌افزار WiTricity برای طراحی یک سیستم انتقال انرژی بی‌سیم، گنجانده شده‌اند. این محصول به گونه ای طراحی شده است که به شرکای این شرکت اجازه می دهد تا با داشتن توانایی سفارشی سازی طرح های خود و ارائه سریعتر محصولات خود به بازار، به تلاش های تحقیق و توسعه خود سرعت بخشند.

کورس گفت: «بخش بزرگی از آنچه که WiCAD® را در شکل فعلی‌اش ممکن کرد، تجربه ما با COMSOL® و روشی است که استفاده از COMSOL® در طول زمان و تکامل خود COMSOL تکامل یافت.

در حال حاضر: سخنرانی اصلی درباره برق بی سیم توسط آندره کورس از @WiTricity #COMSOLconf14 #Boston

— COMSOL (@COMSOL_Inc) 9 اکتبر 2014

اندیشه های پایانی

کنفرانس COMSOL 2014 بوستون یک موفقیت بزرگ بود. یادگیری در مورد پروژه های کاربران و اینکه چگونه مدل سازی و شبیه سازی به تلاش های تحقیقاتی آنها کمک کرده است، هیجان انگیز بود.

MATLAB یک علامت تجاری ثبت شده The MathWorks, Inc است.
WiCAD یک علامت تجاری ثبت شده WiTricity Corporation است.