2021年地球日:模拟促进可持续性

工程师们明白，他们设计和模拟的单个组件是更大组件的一部分，这些组件是更大系统的一部分，是生态系统的一部分。一切都是相互联系的，一个组件依赖于另一个组件，以确保最终产品满足需求并按预期工作。这与我们自己的环境和可持续发展目标有明显的相似之处。我们都必须尽自己的一份力量来改善我们的环境，而工程师们正处于一个能够产生深远影响的位置上。

这地球日，让我们考虑如何模拟允许我们的客户创造出减少碳足迹、提高能源效率、推进替代能源并了解我们使用万博网的材料对环境影响的产品。下面是一些工程师如何尽自己的一份力量让我们的世界变得更美好的例子。

Climeworks的创始人Christoph Gebald(左)和Jan Wurzbacher在Climeworks工厂前。摄影:Julia Dunlop

模拟改变了气候变化方程

大气中过量的二氧化碳(CO2)会捕获热量，导致地球变暖，改变天气模式。那么为什么不直接去除多余的二氧化碳呢?没那么容易。二氧化碳的浓度仅为百万分之400ppm，其弥散性异常，这使得捕获二氧化碳变得繁琐而艰难——而且到目前为止，成本相当高昂。

瑞士公司Climeworks正在用二氧化碳去除解决方案应对这些挑战。该公司开发了一种商业上可行的、基于过滤器的直接空气捕捉(DAC)技术。通过访问Ansys仿真软件万博作为合作伙伴万博Ansys启动程序， Climeworks提高了DAC工厂的过滤能力，简化了设施的能源消耗，并降低了机械加载循环下的疲劳和故障风险。

了解公司所有的努力从空气中去除二氧化碳并将其永久储存在地下，以及他们对模拟的使用。

光年工程师正在使用Ansys仿真解决方案来设计光年一号太阳能万博汽车的结构、空气动力学、电磁和热特性。图片由光年提供

Ansys创业项目的另一位成员光年(Ligh万博tyear)正在彻底改变环保汽车的概念，用太阳能电池构建车顶。这家总部位于荷兰赫尔蒙德的汽车公司正在从头开始设计“光年一号”汽车，包括使用轻质铝和碳纤维底盘、四个轮毂电机、动力系统和太阳能车顶万博Ansys机械，万博Ansys流利而且万博Ansys基于分析五座飞行器的结构、气动、电磁和热特性。

在这里了解整个故事看看光年是如何从连续四次赢得普利司通世界太阳能挑战赛冠军的学生工程团队埃因霍温太阳能团队，发展到今年年底接受订单交付的初创公司。

说到比赛，看看是怎么回事航空竞赛E这是首个全电动飞机比赛系列，是新技术的试验台，这些新技术将塑造更可持续的航空未来。认识到模拟是让这些飞机在第一场比赛中及时到达起跑线的唯一可行方法，Air race E与Ansys合作，使参赛团队能够访问他们所需的模拟工具组合——从系统和嵌入式软件到电磁、流体和机械。万博

整车阻力灵敏度及优化区域选择(1;侧视镜，2。一根柱子，3根。气坝，4。车尾灯)。图片由上汽大众提供

当然，老牌公司也在利用模拟来创造更可持续的产品。万博网上海大众汽车的工程师们正在使用Ansys Fluent Adjoint Solver来减少汽车的阻力，万博这将提高能源效率。工程师们使用Fluent来深入了解对阻力特别敏感的区域，然后专注于寻找减少这些特定区域阻力的方法。

了解上汽大众工程师如何使用Fluent伴随求解器在几个小时而不是几天内解决空气动力学优化挑战，使他们能够在分配的时间内执行更多的模拟。

实现能源效率的可持续承诺

新的应用正在扩大替代能源的使用，有望降低碳排放。例如，氢可以直接用于燃料电池的无碳发电，或用于燃气轮机其高能量密度，较高的自动点火温度和稀燃能力是有利的。模拟正在帮助这些应用成为可能。

在发动机中燃烧氢气会带来一些挑战，包括倒叙、声学不稳定、自燃和燃烧器内的火焰。了解工程师如何应对这些挑战通过应用高保真度和验证尺度解决湍流模型，燃烧模型和快速瞬态数值。

通过强制通风风机，空气预热器，空气静压箱和燃烧器的燃烧空气压力轮廓。图片由Tailwater技术咨询公司提供

新的应用是令人兴奋的，但还有很多事情可以做，以提高我们现有能源的效率。例如，模拟使石油和天然气行业提高效率，减少燃烧加热器的排放。在燃烧的加热器中，热能由燃料(气体、油或两者都有)燃烧释放，然后通过辐射管和对流管转移到加工流体中。然而，燃烧所提供的能量并没有全部转移到管中;因此，在石油和天然气工业中，燃烧加热器是能源的主要消费者。提高加热器的效率可以降低能耗，从而降低运行成本。

了解Ansys Fl万博uent如何使工程师可视化燃烧加热器的设计细节，使他们能够提高效率和减少排放。

并非所有的能源改进在技术上都如此复杂。在非洲喀麦隆的农村地区，无国界工程师志愿者正在使用Ansys Fluent和SpaceClaim开发一种易于建造、安装和维护的简化水轮机。万博雨季丰富的流水激发了他们开发一个卡普兰水力涡轮机，放置在流动的溪流中。水推动叶轮发电。

看看工程师们是如何使用Fluent和SpaceClaim来修改涡轮的为了提高效率，在处理淤泥积聚和其他挑战的同时提高其功率输出。

确保下一代工程师的材料问题

气候挑战、环境保护、修复和污染都不是一夜之间就能解决的问题。这些问题需要持续关注，以确保应用最新和最好的技术来解决这些问题。因此，教育下一代工程师至关重要。

一个迅速发展的部门是物资信息管理。材料对于开发可持续产品的每一步都至关重要——从确定产品是否可以有效地制造以减少浪费，到使用更轻的材料以减少燃料消耗，再到确保它们可以万博网回收利用。所有公司都需要实质性的数据来帮助他们达到严格的环境标准，以及他们自己的减少浪费和节约成本的目标。

万博Ansys Granta产万博网品已开发超过25年，使您能够捕捉、保护和利用您组织的材料智能。

万博Ansys Granta提供一系列材料信息管理软件，专为企业实现内部材料智能而设计。一个解决方案,万博Ansys Granta EduPack，是一套教学资源，帮助学者提高与工程、设计、科学和可持续发展有关的材料课程。

了解Ansys如何帮万博助教育工作者培养下一代工程师物质信息管理对我们星球的未来是多么重要。

技术使我们能够将互联性扩展到产品之外，延伸到产品使用、维护的环境中，并最终达到其生命周期的终点。在An万博sys，我们很自豪地分享我们的客户如何使用模拟来改善环境博客，万博Ansys的优势杂志还有像这样的事件模拟世界．订阅更多模拟故事。

有关地球日和全年活动的更多信息，请访问EarthDay.org．