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ANSYS Discovery Live让“超级高铁”梦想照进现实

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发表于 2019-8-9 14:32:47 | 显示全部楼层 |阅读模式

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2013年,埃隆马斯克(Elon Musk)提出“超级高铁”概念,这个构想是让“车厢”(空气动力学铝制胶囊型客舱或货舱)可以在几乎真空的管道中以接近声速的速度运行。这一号称“第五种交通模式”将让我们的生活、工作和旅行模式发生翻天覆地的变化,而最振奋人心的宣告就是从洛杉矶到旧金山只需30分钟!(约600多公里,举个栗子,就是30分钟从上海到杭州往返足以3趟!

这一构想一经公开就吸引了来自全球的工程师和发明家。因此一场面向全球各大高校学生的设计大赛应运而生——超级高铁车厢设计大赛 (Hyperloop Pod Competition),它由马斯克和SpaceX共同设立,旨在加快功能型超级高铁原型的开发速度。其中就有这样一群热血青年,他们在ANSYS Discovery Live的帮助下进军SpaceX超级高铁车厢设计大赛,努力让“人类的另一大步”梦想成为现实......

                               
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来自HyperXite的同学们都怀揣着同一个梦想:加速推进未来交通发展

2015年以来,这支来自加州大学欧文分校(UCI)的学生团队就一直致力于研发可运行在接近全真空管道中的高速舱体,即“超级高铁车厢”。为了能在SpaceX超级高铁车厢设计大赛中脱颖而出,HyperXite的同学们必须逐步优化对速度的高需求。而每年,都有参赛者刷新提速记录,这也促使SpaceX在今年将“速度”作为考核的唯一标准。2019年设定要突破的速度标准为每小时290英里(最终目标是达到每小时700英里)。

                               
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超级高铁舱设计大赛中需要对速度进行设计

不过,参加这项大赛又不仅仅要考虑最终舱体的运行速度,整个研发进度也至关重要。HyperXite会在每年秋天开始研发新型舱体,在9个月的时间内,在符合安全标准的前提下,团队还必须满足一系列的时限要求,并且在决赛中完成最终构造进而赢得一席之地。

近4年以来,UCI的这支工程设计团队不断取得进步,并且成功加速了舱体运行速度以及设计进度。队长兼首席工程师Jason Lee认为能够取得的这些进展主要归功于ANSYS Discovery Live仿真软件。

                               
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学生正使用ANSYS Discovery Live软件开展第四代超级高铁设计

Lee表示:“我们承担着很大的压力,努力想要超越全球其他设计团队,并且在不到一年的时间就推出全新的舱体设计。在2019年大赛期间,我们从概念阶段就开始使用Discovery,它完全改变了我们的协作和创新能力。”

                               
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仿真技术完善协作,减少反复设计工序

HyperXite在2015年就开始着手设计舱体,当时只有少数团队成员拥有仿真建模、网格剖分和结果验证的经验。以前,设计工程师会把他们的CAD文件交给仿真专家,待仿真专家运行仿真后,再把结果反馈给设计人员做进一步的优化,或者从头开始再做设计,这样的流程循序反复。Lee提到这种反复的流程会持续四到五个月时间,而这往往导致本来有的创新过失。

                               
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使用ANSYS Discovery Live即时创建计算流体动力学(CFD)仿真

Lee还说:“我们的设计人员并没有接受过结构工程师的培训,因此两个团队之间很难做到有效沟通。而Discovery能让我们的设计人员直接获得“仿真技能”,它为我们的设计和仿真团队搭建起了顺畅协作的平台。

在Discovery的帮助下,只需较少的培训HyperXite的设计人员就能立即上手,并且运行许多设计迭代,整个过程通过实时反馈快速做出决策和修改。由于在设计早期阶段就能发现问题,设计团队能够在把设计交给后续团队进行深入的结构分析之前就消除或修订不好的设计。

Lee指出:“我们的团队借助Discovery有效地解决了设计人员与仿真专家之间沟通不畅的问题,因此他们能开展协作共同调整方案,从而改进最终成果。我们也大幅缩短了研发时间,过去需要耗时5个月而现在1个月就能完成。

                               
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“超级高铁车厢”成功减重80%后再次“迎战”
HyperXite采用新的仿真方案后全新推出第四代舱体。它比2018年的模型运行速度更快,重量减少近80%。这款碳纤维舱体采用电机、驱动轮、压力容器、制冷库和定制磁性制动系统。HyperXite会与24个团队在决赛中展开角逐,入围前三名团队将有机会进入1公里长的Hyperloop测试轨道中测试自己的设计原型。

                               
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来自加州大学欧文分校HyperXite的本科生团队
Lee此前表示:“无论输赢,我认为我们团队的努力都能为未来交通运输领域减少拥堵、减少燃料消耗做出贡献。我相信所有的研究和设计工作、构建的原型都让我们离新一代交通运输系统更近一步。”

为了更好地服务中国用户,中文版Discovery 论坛界面现已上线,欢迎大家访问!

https://discoveryforum.ansys.com/

                               
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