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SmartDO 電子報 2012/07/11 : 使用 SmartDO 進行波浪發電機 (Wave Energy Converter) 之結構最佳化設計前言本期之電子報，介紹結合 SmartDO 與 ANSYS 進行波浪發電機 (Wave Energy Converter) 之結構最佳化設計。在本例中，原始設計之最大應力遠大於容許應力，重量約為三噸，經 SmartDO 最佳化設計後，其應力降至容許應力以下，其波浪能量轉換能力不受影響，而其重量減少約 19%。本文內容部份由工研院綠能所提供，敏感資料已移除，特在此致謝。 問題描述本研究之對象，波浪發電機 (Wave Energy Converter)，波浪發電機為一尺寸龐大之結構物，高度約可達 7 公尺，其外型如圖1所示，大致分為浮體 (Buoy) 及壓波板 (Wave Press Board)，其中壓波板用鋼索固定於海底，浮體因受波浪之作用，產生與壓波板之上下相對運動，發電之機制即為將此上下相對運動之動能轉換成電能，圖2所示為波浪發電機 (Wave Energy Converter) 之內部結構分解。
圖1 波浪發電機 (Wave Energy Converter) 之基本構造 
圖2 波浪發電機 (Wave Energy Converter) 之內部結構分解 
圖3 使用 ANSYS Workbench 結合 AQWA 及 Mechanical
最佳化模型建立 (Design Optimization Modeling)將上述之有限元素法模型參數化，並在 ANSYS MADPL 中以作成 batch 執行檔，即可快速地與 SmartDO 進行整合，在此研究中，綜合上述之設計要求，將此最佳化設計之數學模式定義為：Find : DV1, DV2, DV3, DV4, DV5, DV6, DV7, DV8 (8組鋼板厚度)最佳化設計結果經 SmartDO 與 ANSYS 優化計算後，設計結果如下： 圖4所示為 SmartDO 在進行最佳化過程中，目標函數 (Weight，此處為結構總重) 及正規化最大束制值 (VMAX，此處為最大應力及重心高度改變) 之設計疊歷程 (Design Iteration History) 圖，由圖中可見，在約第 27~28 次疊代時，SmartDO 跳出 local minimum，找到更低的 minimum，且在疊代過程，SmartDO 在降低結構重量的同時，也快速地將設計改進以符合所有束制條件，之後在減重的同時，SmartDO 的設計點依然符合所有束制條件，這在工程設計之應用上是相當重要的特性。 
圖4 目標函數及正規化最大束制值之疊代歷程圖 結論由上述的案例中，我們發現 SmartDO 不但可以穩定地快速地進行波浪發電機/大型結構物 的減重，並可同時保持相當性能，該產品目前以進入實體生產階段，很快地就會正試投入實地運作，未來我們會持續為 SmartDO 開發更多的 Smart Global Optimization 技術，也會持續在電子報裏為您介紹更多的訊息。如您希望得到更多的 SmartDO 資料，請光臨我們的網站http://www.SmartDO.co All brand or product names are trademarks or registered trademarks of their respective holders. Copyright of all materials in the links belongs to their respective authors. I am not responsible for any contents inside any links. (c)Copyright, 2005-, FEA-Opt Technology. All rights reserved. |
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