| کاربرد همزاد دیجیتال در ساخت و تولید، مطالعه موردی: یک موتور تک سیلندر |
| کد مقاله : 1152-ICME |
| نویسندگان |
|
مهدی نصیری نکارستان1، مصطفی خزائی1، آرش محمدی2، هادی نعمتی مقدم *3 1دانشگاه مالک 2دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی 3دانشگاه علم و صنعت ایران |
| چکیده مقاله |
| فناوری «دیجیتالتوین» (Digital Twin) به سرعت در حال دگرگونی حوزه تولید پیشرفته است و قابلیتهای بیسابقهای برای پایش بلادرنگ، تحلیل پیشبینانه و بهینهسازی حلقهبسته فراهم میکند. این مقاله چارچوبی دیجیتالتوین مبتنی بر فیزیک را برای یک موتور احتراق داخلی تکسیلندر ارائه میدهد که بهطور خاص برای پشتیبانی از توسعه تسریعشده، اصلاح ساختاری و هوش عملیاتی طراحی شده است و تنها از سیگنالهای استاندارد واحد کنترل الکتریکی موتور (ECU) بهره میبرد. در هسته این دیجیتالتوین، یک مدل ترمودینامیکی صفربُعدی با یک فیلتر کالمن گسترشیافته (EKF) ترکیب شده است تا امکان تخمین دقیق و غیرتهاجمی از فشار درونسیلندر و معیارهای احتراقی مشتقشده از جمله نرخ آزادسازی حرارت، فاز احتراق (CA50) و فشار متوسط مؤثر نشاندادهشده (IMEP) فراهم گردد. اعتبارسنجی بر اساس دادههای آزمایشگاهی، خطای مطلق میانگینی کمتر از 0.8 مگاپاسکال در تخمین فشار اوج و ضریب تعیین (R²) بیش از 0.97 را در شرایط پایدار عملیاتی نشان میدهد؛ همچنین نوسانات چرخهبهچرخه بهحداقلرسیدهاند که از طریق نمودارهای بازسازیشده فشار-حجم تأیید شدهاند. علاوه بر این، دیجیتالتوین حاضر امکان نمونهسازی مجازی سریع و بهینهسازی هندسی را فراهم میکند و وابستگی به نمونههای فیزیکی را بیش از 30٪ کاهش میدهد. با حذف نیاز به ترانسدیوسرهای گرانقیمت فشار درونسیلندر و استفاده از دادههای در دسترس ECU، این چارچوب راهحلی مقرونبهصرفه، قابل تفسیر و قابل اجرا برای توسعه موتورهای کوچکمقیاس، پلتفرمهای آموزشی و نمونهسازی صنعتی ارائه میدهد. این پژوهش الگویی مقیاسپذیر برای دیجیتالتوینهای با دقت بالا در سیستمهای مکانیکی دقیق ارائه میکند که در آنها وفاداری مدل، عملکرد بلادرنگ و سادگی سختافزاری از اهمیت بالایی برخوردارند. |
| کلیدواژه ها |
| همزاد دیجیتال، موتور احتراق داخلی، فیلتر کالمن گسترشیافته، تخمین فشار درونسیلندر، بهینهسازی موتور، پایش بلادرنگ، انفورماتیک تولید، صنعت 4.0. |
| وضعیت: پذیرفته شده برای ارسال فایل های ارائه پوستر |
