Ansys Advantage: 仿真助力可持续发展（上）

本期《Ansys Advantage》杂志将聚焦可持续发展，详细介绍来自世界各地企业如何利用仿真技术带来材料对可持续性的影响、开发出清洁可再生能源的潮汐涡轮机、清理地球轨道上的太空碎片任务等等。杂志内容将分上/下两期连载，敬请关注。

据美国国家环境保护局统计，2018年美国制造了超过2.924亿吨城市固态废物。其中，只有9,400万吨（约32.1%）被回收利用或用于堆肥，其余部分均送至垃圾填埋场，对环境的影响以及如何不断提高回收率，是全球制造商的重点关注领域。工程师也可以通过对材料的选择利用，来产生积极的环境影响，毋庸置疑，材料和加工工程是应对气候变化的解决方案的重要组成部分。

汽车公司Lightyear利用太阳能电池制作车顶，以便用户可以在日间驾车时为电池充电，这是对环保汽车概念的一次重大颠覆：借助太阳就可以为电池充电，就像可以随车携带充电站。作为Ansys初创公司计划的成员，Lightyear从零开始设计Lightyear One车型，包括轻量化铝和碳纤维底盘、4个轮毂电机、动力总成和太阳能车顶，以实现最大续航里程和最高效率。

当前，许多国家都已经制定宏大的可再生能源目标，以缓解实际的气候变化影响。尽管太阳能技术和风能技术已经开始替代化石燃料，并且这两种技术也已成为全球应对气候变化的基本备选方案，但是要实现宏大的目标，仅凭借这两种技术还远远不够。有一种全球各地都可以利用的、蕴藏丰富但却被忽视的能源：潮汐能。

空间碎片对已成为现代生活组成部分的卫星服务、空间基础设施和经济的发展以及太空探索的未来，构成了巨大威胁。大多数卫星和空间碎片，位于距我们800公里至2000公里之间的近地轨道上。每次卫星发射到太空，碰撞的风险都会增加，而卫星在太空中可能会被摧毁成更小的碎片，从而加剧问题。随着多家领先企业计划构建多达数百颗或数千颗卫星组成的巨型星座，未来几年我们将面临严峻挑战。

在不久的将来，即使是没有菜园的城市居民，也可以亲手采摘新鲜的西红柿或是生长中的生菜。室内农场，甚至店内农场，正在不断满足我们就近消费蔬菜的需求。垂直农场采用特种LED灯等先进技术帮助蔬菜生长，仿真技术则能够助力室内农场照明设计优化，打造出早收、高产的种植环境。

喀麦隆是一个从大西洋一直延伸到乍得湖(Lake Chad)的中非国家，那里大约有2600万人主要生活在农村地区，而且许多地区至今没有通电。Ingenieure ohne Grenzen（无国界工程师组织）是一家德国非营利组织，致力于通过工程技术为有需要的人群改善生活条件。该组织利用Ansys Fluent开发了一种用于在喀麦隆农村地区发电的水力涡轮机。这家非营利组织成立的宗旨是，使用工程技术解决世界上欠发达地区的重大挑战。

Magma Global是一家在碳纤维复合材料开发领域处于领先地位的创新型、快速增长的海底技术公司。Magma应用最先进的材料与制造科学，为海底石油和天然气行业提供创新性解决方案，其产品部署在一些地球上环境条件最苛刻的地方。Magma的高级工程团队不断改进M管层压材料层的设计，优化强度并最大限度减少重量，同时确保聚醚醚酮 (PEEK)和碳纤维管道具有较高的制造成本效益。

氢是碳中和解决方案的重要组成部分。航空航天、能源和汽车等主要行业之间存在协同效应，以建立可持续的氢基础设施网络。从储能到清洁能源生产与动力系统，氢为可持续发展提供了许多途径，同时还完善了其他解决方案，例如电池。