案例分享 | 仿真推动电梯设计
作者：Thomas Halama, 数字化转型主管工程师,
建模 & 仿真部，迅达电梯
到2050年，大城市地区将蓬勃发展。在这样的背景下，为了最大化利用宝贵的空间，不可避免地要进行“向上”建造。这意味着电梯和自动扶梯对于保持社会和经济运转将变得更加关键。Schindler每天输送超过15亿人。因此，我们相信在帮助世界应对城市化方面我们可以发挥独特的作用。除了跟上最新的创新，还需要做更多的事情：帮助重新构想城市环境。无论是用于住宅物业，还是用于办公室、机场、医院、酒店、邮轮、体育场、购物中心和其他零售项目，Schindler都决心在提供可靠的客户服务和高质量的出行解决方案的同时确保大众能够安全和有效地使用，并且给楼主和运营商提供物美价廉的设备。多年来，Schindler已成功推出了众多创新产品，例如，目的地控制系统和有史以来首个无机房电梯的专利。随着人工智能（AI）的出现，Schindler在电梯和自动扶梯（IoEE）的发展方面也已成为行业领先企业。我们已经投资了数字孪生技术，致力于挖掘AI在整个价值链中的全部潜力，帮助人们开发移动的新思路。在我们公司的研发机构中，复制了完整的电梯系统以及应用组件，并且使用了新的设计和工程功能。数字孪生技术也使我们能够通过将新想法融入到一个很难测试的设计中来进行试验(我们不可能每天都建造一个500米高的测试大楼)因此，我们在设计过程的早期就将越来越多的仿真融入到设计中。通过这种仿真驱动的设计方法，我们可以立即解决问题，而不必等待现场测试。一些重要方面包括能量回收元件的测试（回收并重新利用电梯移动产生的能量），使用更环保的材料，更好地利用空间，双层轿厢甚至更简单—— 电梯的顺畅运行！最后一点是SchindlerElevator所擅长的：能够在电梯运动时，将硬币竖直立在电梯扶手上而不掉落。
为了验证各方面的安装并兑现承诺，仍然需要进行现场测试。在最近安装的双轴电梯中，我们的测试显示，破坏性噪声正在向电梯轿厢传播。由此，提出了一个假设，噪声是由于空气在轴之间的开口周围流动所致的。电梯井基本上就是一个巨大的哨子。
但是，由于我们不仅要确定问题所在，而且还要尝试进行设计改进，创建了一个180米长的CFD仿真模型，其中包含两个竖井和电梯轿厢的粗略模型。这样就提供了完整、详细的流动模型视图，以及在“巨型哨子”杆身内和周围所期望的湍流类型。
了解空气如何通过轴运动后，我们进行了空气动力学和振动声学仿真。现在，我们还可以看到井道和舱室中任何位置的噪音，甚至包括组成轿厢的一些复杂的复合材料，塑料、金属、泡沫都在相互影响。事实证明，这些开口与哨声无关。令人惊讶的是，大部分噪音仅是由于空气在舱室周围和内部的流动造成的。既然我们推翻了这一假设，那么就必须确定舱室内及其周围的特定噪声源。借助详细的舱室CAD模型，我们找到了问题的真正原因。有一个特殊的设计元素与轿厢门底部的一些缝隙相互作用，从而引起共振噪音。现在我们知道了引起噪声的原因和来源，我们就可以对气流进行详细建模，来进一步了解引起共振呼啸声的具体设计特征。在那个阶段，可以评估的改进来消除不想要的呼啸声。我们可以集中精力研究来自轿厢外部的其他噪声源，并根据我们的仿真工作解决各个设计难题。此后，我们进行了约16个单独的仿真，确定并处理了7个设计特征，每个特征均有助于降低噪声。通过这种迭代方式，仿真可以推动设计向前发展。除了实用地尝试新的设计想法外，我们还可以更快地评估更多的设计变体，尤其是当我们自动化更多常规仿真时。此外，我们可以与内部开发部门共享创建的仿真模型，来进一步推动创新。归根结底，仿真可以帮助我们推动设计，更快地达到质量目标。
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