في الشهر الماضي، دمر صدع كارثي ناتج عن الصدمة الحرارية أحد المرايا ذات الأوجه في الفرن الشمسي في أوديلو. لتوضيح الأسباب، تم نشر توأم رقمي لحقل الهليوستات. دمج خط الأنابيب ثلاثي الأبعاد بيانات LIDAR من RIEGL مع محاكاة CFD في Ansys Discovery، مما أتاح رسم خرائط لنقاط الحرارة الشديدة على سطح العاكس. كان الهدف هو تحديد ما إذا كان نظام التتبع الشمسي قد تسبب في تركيز طاقة خارج جهاز الاستقبال، مما أدى إلى ارتفاع حرارة الزجاج.
خط أنابيب المسح والمحاكاة الحرارية في Ansys Discovery 🔥
بدأت العملية بمسح عالي الدقة باستخدام ماسح ضوئي RIEGL VZ-2000i. التقطت سحابة النقاط الناتجة الهندسة الدقيقة للقطع المكافئ واتجاه كل وجه. تم استيراد هذا النموذج إلى Rhino 3D، حيث تم استخدام إضافة Ladybug لحساب الإشعاع الشمسي الساقط في ظروف التشغيل الحقيقية. بعد ذلك، تم نقل الشبكة إلى Ansys Discovery لإجراء تحليل عابر لانتقال الحرارة. كشفت المحاكاة عن تدرج حراري مفاجئ يزيد عن 150 درجة مئوية على حافة المرآة المتضررة، متزامناً مع مسار الشعاع المنعكس من الهليوستات المجاور. أكد النموذج أن الفشل لم يكن بسبب عدم محاذاة جهاز التتبع، بل بسبب ظل جزئي أنشأ منطقة باردة مجاورة للنقطة الساخنة.
تصور الفشل وقيمة التوأم الرقمي 🛠️
لإيصال النتائج، تم تصدير مجال درجات الحرارة إلى Twinmotion. أظهر التصور في الوقت الفعلي تدفق الحرارة كتدرج لوني على سطح المرآة، مما جعل نقطة الإجهاد الحراري واضحة. لم يحل هذا التوأم الرقمي الجدل حول مسؤولية نظام التتبع فحسب، بل أثبت فائدته كأداة للصيانة التنبؤية. الآن، يسمح النموذج بمحاكاة أي سيناريو تظليل لمنع الشقوق المستقبلية، مما يؤكد صحة استخدام النسخ المتماثلة الافتراضية في البنى التحتية الحيوية للطاقة الشمسية.
ما هي منهجية المحاكاة الحرارية الهيكلية التي من شأنها أن تسمح بنمذجة أكثر دقة لانتشار الصدع الناتج عن الصدمة الحرارية في مرآة ذات أوجه في الفرن الشمسي في أوديلو للتنبؤ بسلوكها في الوقت الفعلي داخل توأم رقمي؟
(ملاحظة جانبية: توأمي الرقمي موجود الآن في اجتماع، بينما أنا هنا أقوم بالنمذجة. لذا، من الناحية الفنية، أنا في مكانين في وقت واحد.)