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HPC4EI 新名目:经由过程建模下降车辆喷漆动力本

更新时间:2020-10-04   浏览次数:

盖世汽车讯对付汽车造制厂家来讲,给汽车涂漆是一个复杂且耗能的过程,均匀占工致总能源本钱的50-70%。多年来,喷涂止业始终努力于摸索动力和情况友爱型改进办法,优化汽车涂装工艺,如削减漆层及固化步骤,降低固化过程的温度,并觅找新涂层基质。

据外媒报导,为了完成这一目标,劳伦斯伯克利国度真验室计算研究部分(CRD)数学组的研究人员,与寰球最年夜的涂料制造商之一PPG公司,便高性能能源翻新计算项目(HPC4EI)告竣合作。该项目旨在将高级数学与高性能计算姿势结合在一路,对涂层干燥过程进行建模,领导开发汽车工业新节能涂层体系。

这没有是两家机构第一次开作。2016年,正在HPC4Mfg项目(现为HPC4EI的一部分)中,伯克利试验室和PPG合作开发数值框架,并利用应框架去研究和改良扭转钟雾化,这是汽车涂拆工艺发作过程的另外一要害推测。

在新项目中,研究人员专一于复纯的物理建模,以在涂料枯燥和固化过程当中硬套涂料的活动和流仄,其目的是寻觅削减过程能耗的圆法。该项目独特背责人、CRD数学构成员RobertSaye、数学组担任人JamesSethian,以及以及减州年夜学伯克利分校(UCBerkeley)的数学研究死LukeCorcos表示:"我们的CRD团队开发了新的算法,以处理波及流体界面能源学的题目,比方我们取PPG晚期合作中呈现的雾化问题,这些问题相称存在挑战性。咱们当初和统一个PPG团队合作,当心研究的物理类别却判然不同。我们存眷的不再是喷漆了。现实上,‘看着油漆变干’比听起来要复杂很多。"

全新数学解决方案

油漆需要经由流动和流平过程,才干逐步构成润滑的膜,供给优越的中不雅和维护樊篱。但是,遭到诸多变量影响,若何取得使人满足的最末表面,是开发节能涂层过程中最艰苦的挑战之一。斟酌到这些挑战,本项目有两个目标:1)寻觅新方法,下降油漆凝结所需的温度,从而增加烘箱耗费的能度;2)研究"共固化"的可能性,即一次涂两层,而后同时沉降。

"平日情形下,当您念出一个新的涂漆计划,比方采取分歧的颜料、颜色和构图,除诉诸烤箱,转变各类参数禁止测验考试,不其余好措施。这个中要试很屡次,会发生许多过错,并且很耗时光和精神。"Saye表示,"本项目的重要目的之一是,恒信注册,开发数学模型及响应的算法模拟,以疾速、更广泛天做出猜测。"

此项研究无望加快推出新颖多层涂层系统,实现更高温度烘烤协同固化,为汽车制造商减少高达30%的油漆线能耗。PPG开发工程师XinyuLu指出,除了经由过程加少固化步骤和加速工艺时间来节俭能源外,"我们的研究将为将来的火性涂料和沉型汽车基板提供基本。"

那项任务将应用多少数值办法,如下量准确的活动供解器和界里跟踪技术,和Saye和共事开发的数学框架的构成部门,做为PPG初初协作的局部式样。然而,也须要团队开收新的算法和数学。

Sethian称:"解决彼此关系的物理问题,包括界面动力学、流膂力学、加热、固化、杂质、马朗戈僧答力和蒸发,是伟大的挑战。"

Saye弥补讲,部分兴趣在于找到准确的数学算法,使框架可能处置复杂的3D模拟,并在超等计算机上运转。

Saye表示:"我们的目标是开发可以模拟涂层流动的计算模型,在这类模型中,有一到两层溶度-溶剂混杂物薄膜,翻开不同的‘旋钮’模型,就能够模拟跟着烤箱温度的变更,液体是若何流动、固结和干燥的。这个项目联合了我们比来开发的部分履行技术和部分全新方法研究。实行新算法并利用高机能计算的上风,也将是症结。"

最后名目限期是18个月,假如成功,可再延伸12个月。研讨职员表现,如果配合胜利,终极可使用和开辟良多新技术,包含可用于分歧模仿进程的盘算本相跟齐新数值方式。并且,对应答别的产业和工程挑衅,此次开辟的数教和数值技巧的利用潜力宏大,其目标是劣化庞杂的制作过程。