Simscape Fluids

유체 시스템 모델링 및 시뮬레이션

 

Simscape Fluids™(이전 명칭 SimHydraulics®)는 유체 시스템을 모델링하고 시뮬레이션할 때 필요한 구성요소 라이브러리를 제공합니다. 유압 펌프, 밸브, 액추에이터, 파이프라인, 열교환기 모델이 포함되어 있습니다. 이러한 구성요소를 이용하여 프론트 로더, 파워 스티어링, 착륙장치 액추에이션 시스템 등 유체 동력 시스템을 개발할 수 있습니다. Simscape Fluids를 이용하면 엔진 냉각, 기어박스 윤활 및 연료 공급 시스템도 개발할 수 있습니다. Simscape™ 제품군의 구성요소를 사용하면 모델을 기계, 전기, 열 및 기타 물리 시스템에 통합할 수 있습니다.

Simscape Fluids를 이용해 제어 시스템을 개발하고 시스템 레벨에서의 성능을 테스트할 수 있습니다. 물리적 모델링 구성요소, 도메인, 라이브러리 등을 텍스트 기반으로 작성할 수 있는 MATLAB® 기반의 Simscape 언어로 사용자 지정 구성요소 모델을 생성할 수 있습니다. MATLAB 변수와 표현식을 사용하여 모델을 파라미터화하고, Simulink®에서 유체 시스템에 사용할 제어 시스템을 설계할 수 있습니다. 모델을 HIL(hardware-in-the-loop) 시스템 등의 다른 시뮬레이션 환경으로 배포할 수 있도록 Simscape Fluids는 C 코드 생성을 지원합니다.

시작하기:

유체 동력

건설 장비, 양산 기계류, 자동차, 항공우주 분야에서 사용하는 액추에이션 시스템을 모델링할 수 있습니다.

사용자 지정 유체 동력 시스템 모델링

유압 및 공압 액추에이션 시스템 모델을 빠르게 구축하고 성능을 시스템 요구사항과 비교할 수 있습니다. 밸브, 펌프, 모터에 대한 사용자 지정 모델을 생성할 수 있습니다. 실시간 시뮬레이션을 위해 비선형적 효과를 추가하거나 모델을 단순화할 수 있습니다.

2개의 5방향, 3위치 개방 중심 밸브로 제어하는 액추에이션 시스템.

열 효과 평가

압력 및 온도에 따른 유체의 거동을 포함시킬 수 있습니다. 유압 또는 공압 시스템을 열 네트워크에 연결하여 구성요소와 환경 사이의 열 전달을 모델링할 수 있습니다. 온도가 구성요소 및 시스템 레벨 성능에 미치는 영향을 평가할 수 있습니다.

차동 실린더로서 모델링한 왕복동 액추에이터.

제어 알고리즘 설계

유압 시스템과 공압 시스템의 로직을 모델링하여 펌프와 밸브를 제어할 수 있습니다. 자동 제어 튜닝 기법을 활용하여 폐루프 액추에이션 시스템의 성능을 최적화할 수 있습니다. 목표 강건성과 응답시간을 달성할 수 있는 제어기 게인을 식별할 수 있습니다.

거친 드릴링, 정밀 드릴링, 리밍을 수행하는 유압식 기계공구 모델.

가열과 냉각

배터리, 차량, 건물, 기타 산업 분야의 열 관리 시스템을 모델링할 수 있습니다.

시스템 아키텍처 평가

열 교환기, 증발기, 펌프 등을 빠르게 조합하여 사용자 지정 열 관리 시스템을 모델링할 수 있습니다. 제어 로직과 통합하고, 시뮬레이션된 성능과 시스템 요구사항을 비교할 수 있습니다. 극한 온도와 구성요소 고장 등 정상 및 비정상 작동 조건에서 이루어지는 테스트를 자동화할 수 있습니다.

냉각액 채널이 있는 냉판 배터리 팩 모델.

구성요소 크기 조정

시스템 레벨의 성능을 평가하면서 파이프, 펌프, 열 교환기의 크기를 조정할 수 있습니다. 시스템 레벨의 요구 사항과 구성요소를 매핑하고, 압력 강하와 동력 소모량을 정의할 수 있습니다. 에너지 효율을 극대화하는 최적의 구성요소 조합을 찾을 수 있습니다.

사이클의 고압 부분이 초임계 유체 영역에서 이루어지는 증기 압축 냉동 사이클 모델.

제어 알고리즘 설계

작동 모드를 선택하는 가열 및 냉각 시스템의 로직을 모델링할 수 있습니다. 자동 제어 튜닝 기법을 활용하여 에너지 효율을 극대화할 수 있습니다. 목표 강건성과 응답시간을 달성할 수 있는 제어기 게인을 식별할 수 있습니다.

송풍기, 증발기, 히터, 덕트배관 구성요소로 이루어진 차량 HVAC 시스템 모델.

유체 이송

항공기 연료탱크, 상수 공급망, 기계 윤활 조립체, 및 기타 산업 시스템에서 이루어지는 유체 이송을 모델링할 수 있습니다.

시스템 아키텍처 평가

파이프, 펌프, 탱크를 유체 이송 시스템에 빠르게 추가할 수 있습니다. 제어 로직과 통합하고 시뮬레이션된 성능과 시스템 요구사항을 비교할 수 있습니다. 예상되는 작동 조건 이외에도 극한 유량, 극한 압력, 구성요소 고장 시나리오의 테스트를 자동화할 수 있습니다.

펌핑 스테이션이 있는 항공기 연료탱크 모델.

구성요소 크기 조정

시스템 레벨의 성능을 테스트하면서 펌프, 탱크, 파이프를 크기를 조정할 수 있습니다. 시스템 레벨의 요구 사항과 구성요소를 매핑하고, 압력 강하와 동력 소모량을 정의할 수 있습니다. 에너지 효율을 극대화하는 최적의 구성요소 조합을 찾을 수 있습니다.

다수의 양수장이 있는 물 공급 시스템 모델.

제어 알고리즘 설계

작동시킬 펌프와 밸브를 선택하는 유체 시스템에 대한 로직을 모델링할 수 있습니다. 자동 제어 튜닝 기법을 유량 제어에 적용하고 시스템 요구사항을 충족하도록 충진 수위를 조절할 수 있습니다. 목표 강건성과 응답시간을 달성할 수 있는 제어기 게인을 식별할 수 있습니다.

온도 조절 장치로 시스템 온도를 조절하는 펌프 구동식 냉각회로 모델.

예측 유지관리

구성요소 고장을 예측하는 알고리즘을 생성하여 손실, 장비 가동 중지 시간, 비용을 최소화할 수 있습니다.

고내구성 설계 생성

시간, 압력, 온도 조건 등 구성요소 고장 기준을 지정할 수 있습니다. 누설된 실링 또는 막힌 오리피스 등 고장 난 구성요소를 모델링할 수 있습니다. 고장 조건과 비교하여 효율적으로 설계를 검증할 수 있도록 자동으로 모델을 구성할 수 있습니다.

누설, 막힘, 베어링 고장이 발생하는 삼중식 왕복펌프 모델.

머신러닝 알고리즘 훈련

예측 유지관리 알고리즘의 훈련을 위한 훈련 데이터를 생성할 수 있습니다. 일반적인 시나리오와 드문 시나리오에서 가상 테스팅을 진행하여 알고리즘을 검증할 수 있습니다. 정확한 주기마다 유지보수 작업을 하면 가동 중지 시간과 장비 비용을 절감할 수 있습니다.

피스톤이 5개인 액시얼 피스톤 펌프 모델.

동력 손실 최소화

유압 및 공압 구성요소가 소모하는 동력을 계산할 수 있습니다. 구성요소가 안전 작동 영역 이내에서 구동하는지 확인할 수 있습니다. 특정 이벤트와 테스트 시나리오 세트를 자동으로 시뮬레이션하고, MATLAB에서 결과를 후처리할 수 있습니다.

랭킨 사이클을 적용한 팀 터빈 시스템 모델.

가상 테스트

하드웨어 시제품으로는 쉽게 테스트할 수 없는 조건에서 시스템의 거동을 확인할 수 있습니다.

추가 시나리오 테스트

MATLAB을 사용하여 변형모델(Variants)을 선택하고 환경 조건을 설정하며 실험계획법을 준비하여 테스트할 수 있는 모델을 자동으로 구성할 수 있습니다. 멀티코어 워크스테이션 또는 클러스터에서 병렬로 테스트 세트 또는 파라미터 스위핑을 실행할 수 있습니다.

사출성형 액추에이션 시스템 모델.

정확한 거동 예측

데이터베이스에서 유체 물성을 가져오고, 응결과 증발 같은 물리적 효과를 포함시킬 수 있습니다. 자동으로 파라미터를 조정하여 측정된 데이터에 맞출 수 있습니다. 정확한 결과가 나올 수 있도록 Simulink에서 스텝 크기와 허용오차를 자동으로 제어할 수 있습니다.

가변용량형 펌프와 정용량형 유압모터가 있는 정유압식 트랜스미션 모델.

분석 자동화

많은 시나리오에 걸쳐 설계를 테스트하여 시스템의 효율성을 평가할 수 있습니다. FFT를 계산하여 설계에서 일어나는 압력 변동을 분석할 수 있습니다. MATLAB을 이용하여 시뮬레이션 실행 및 결과에 대한 후처리를 자동화할 수 있습니다.

원심펌프로 공급되는 윤활 시스템 모델.

모델 배포

임베디드 제어기 테스팅 등 개발 과정 전체에 걸쳐 모델을 사용할 수 있습니다.

하드웨어 시제품 없이 테스트

dSPACE®, Speedgoat, OPAL-RT, 및 기타 실시간 시스템에 HIL(hardware-in-the-loop) 테스트를 사용하여 임베디드 제어 알고리즘을 테스트할 수 있도록 Simscape Fluids 모델을 C 코드로 변환할 수 있습니다. 양산 시스템의 디지털 트윈을 이용하여 테스트를 구성하여 가상 시운전을 수행할 수 있습니다.

유체냉각형 영구자석 동기모터 모델로서, 에너지 기반 모델링을 통해 고주파 스위칭을 방지하여 HIL 시뮬레이션에 적합한 모델을 구축합니다.

최적화 가속화

Simscape Fluids 모델을 C 코드로 변환하여 개별 시뮬레이션의 속도를 높일 수 있습니다. 단일 컴퓨터의 여러 코어로, 계산 클라우드의 여러 컴퓨터로, 또는 클라우드로 시뮬레이션을 배포하여 테스트를 병렬 실행할 수 있습니다.

실린더 양쪽에 사용자 지정 스너버(완충) 구성요소가 있는 유압 실린더 모델.

다른 팀과 협업

각각의 Simscape 애드온 제품에 대한 라이선스를 구매하지 않고, 전체 Simscape 제품군의 고급 구성요소와 기능이 포함된 모델을 튜닝하고 시뮬레이션할 수 있습니다. 외부의 팀과는 보호 모델을 공유하면 IP 노출을 피할 수 있습니다.

디젤 엔진 인젝션 시스템용 인젝터 펌프 모델.

Simscape 플랫폼

통합 문제를 식별하기 위해 단일 시뮬레이션 환경에서 테스트할 수 있습니다.

전체 시스템 모델링

단일 환경에서 전기, 자력, 열, 기계, 유압, 공압 및 기타 시스템 통합 테스트가 가능합니다. 통합 문제를 조기에 식별하고 시스템 레벨 성능을 최적화할 수 있습니다.

필요에 맞는 모델로 사용자 지정

원하는 분석에 필요한만큼의 충실도를 가진 사용자 지정 구성요소를 정의하려면 MATLAB 기반의 Simscape 언어를 사용할 수 있습니다. 재사용 가능하고 파라미터화된 어셈블리 및 모듈형 인터페이스를 구축하여 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

브레이튼 사이클을 적용한 가스터빈 보조동력장치(APU) 모델.

설계 팀과의 협업

전체 시스템에 대한 실행 가능한 사양으로 소프트웨어 프로그래머와 하드웨어 디자이너가 초기 설계 과정부터 협업할 수 있도록 할 수 있습니다.. 전반적인 설계 공간을 살펴볼 수 있게 시뮬레이션을 이용할 수 있습니다.

쾌적하고 안전한 기내 환경을 유지하기 위해 압력, 온도, 습도, 오존 등을 조절하기 위한 항공기 환경제어시스템(ECS) 모델.

MATLAB 및 Simulink

시스템 모델 전체에 수행하는 작업을 자동화하여 더 빠르게 설계를 최적화할 수 있습니다.

MATLAB으로 모든 작업 자동화

모델 조합, 파라미터화, 테스팅, 데이터 수집, 후처리 등의 작업을 MATLAB으로 자동화할 수 있습니다. 전체 엔지니어링 조직의 효율을 개선하기 위한 자주 쓰이는 작업에 대한 앱을 만들 수 있습니다.

동적 압축률과 관성 효과가 모델링된 긴 파이프 안의 압력 변동 플롯.

시스템 설계 최적화

Simulink를 사용하여 제어 알고리즘, 하드웨어 설계, 신호 처리를 단일 환경으로 통합할 수 있습니다. 시스템에 대한 최적 설계 방안을 찾기 위해 최적화 알고리즘을 적용할 수 있습니다.

건물 내 환기 회로 모델.

개발 주기 단축

확인 및 검증 툴을 이용하여 요구 사항이 완전하고 일관되도록 하면 설계 반복 횟수를 줄일 수 있습니다. 개발 주기 전체에 걸친 지속적인 검증을 통해 시스템 레벨의 요구 사항이 충족되도록 할 수 있습니다.

양압식 의료용 벤틸레이터 시스템 모델.

최신 기능

Isothermal Liquid 라이브러리

일정한 온도에서의 질량 기반 방정식을 사용하여 유체 시스템 모델링

Thermal Liquid Properties(TL) 블록 사전 설정

SAE 5W-30 모터 오일을 사용하여 열유체 네트워크 모델링

Condenser Evaporator(2P-MA) 블록

2상 유체 및 습한 공기 네트워크 간의 열 교환 모델링

Gas Heat Exchanger 블록의 E-NTU 변형

효과-NTU 방법을 사용하여 가스 네트워크의 열 교환 모델링

Heat Exchanger 블록의 벽 열 동특성

열 교환기 벽의 열 질량으로 인한 열 과도 포착

3-Zone Pipe(2P) 블록

기체, 수증기 및 기체-수증기 혼합을 포함하는 파이프 모델링

위 기능과 해당 함수의 자세한 내용은 릴리스 정보를 참조하십시오.