فشل مبادل حراري توليدي، صُمم باستخدام الذكاء الاصطناعي والتحسين الطوبولوجي، فشلاً كارثياً في محطة طاقة حرارية. تصدعت جدرانه الفولاذية بسبب الإجهاد. يحقق الخبراء ثلاثي الأبعاد فيما إذا كانت الهندسة العضوية للقنوات الداخلية قد تسببت في اضطرابات حرجة واهتزاز ناتج عن التدفق (FIV). يُستخدم كل من Ansys Fluent وSiemens Star-CCM+ لإعادة إنشاء الظاهرة.
محاكاة الاضطرابات والاهتزاز الناتج عن التدفق 🔥
يركز تحليل CFD باستخدام Ansys Fluent على ديناميكيات الموائع داخل القنوات العضوية، وتحديد مناطق انفصال الدوامات وترددات الإثارة. يكمل برنامج Star-CCM+ الدراسة باقتران الموائع بالهيكل (FSI)، محاكياً الاستجابة الاهتزازية للجدران الفولاذية تحت الإجهاد الدوري للتدفق المضطرب. تشير النتائج إلى أن الهندسة غير المحسنة ضد الاهتزاز الناتج عن التدفق (FIV) ولدت تردد رنين تجاوز حد إجهاد المادة. يقوم برنامج Volume Graphics بمسح الكسور لربط الشقوق بقمم الإجهاد المحاكاة.
التحقق من الإجهاد في التصاميم التوليدية ⚙️
يثبت هذا الفشل أن التحسين الطوبولوجي بالذكاء الاصطناعي لا يجب أن يتجاهل إجهاد الاهتزاز. يمكن للهندسات العضوية، على الرغم من كفاءتها الحرارية، أن تخلق ظروف اهتزاز ناتج عن التدفق (FIV) غير متوقعة. يخلص التحقيق إلى أنه من الضروري التحقق من أي تصميم توليدي من خلال محاكاة الإجهاد الدوري والتحليل النمطي. الدرس واضح: الابتكار دون التحقق الهيكلي في ديناميكيات الموائع يمكن أن يؤدي إلى أعطال حرجة في المكونات الصناعية.
إذا كان التصميم باستخدام الذكاء الاصطناعي والتحسين الطوبولوجي للمبادل الحراري لم يتنبأ بترددات الاهتزاز الناتجة عن التدفق في تحقيق CFD، فكيف يمكن دمج محاكاة إجهاد الاهتزازات في خوارزمية التصميم التوليدي نفسها لتجنب أعطال FIV الكارثية؟
(ملاحظة: إجهاد المواد يشبه إجهادك بعد 10 ساعات من المحاكاة.)