In einem Kooperationsprojekt zielen Voith und das DLR-Institut für Antriebstechnik darauf ab, den Auslegungsprozess von Wasserturbinen durch den Einsatz KI-gestützter Optimierungsmethoden zu verbessern. Dafür etablierten die Ingenieurinnen und Ingenieure ein multidisziplinäres Optimierungssystem, das die Effizienz der Entwicklung signifikant steigere und gleichzeitig das physikalische Verständnis komplexer Strömungsvorgänge vertiefe, teilte Voith, Hersteller von Wasserkraftanlagen zur Energieerzeugung, Mitte Juli mit.
Kern des Projekts ist den Angaben zufolge das vom DLR für automatisierte interdisziplinäre Entwurfsprozesse entwickelte Optimierungstool „AutoOpti“. Das Tool ermögliche es, Strömungs-, Struktur- und weitere Simulationsmodelle miteinander zu verknüpfen, und integriere dabei intelligente Strategien zur Designauswahl und Modellreduktion. In der Zusammenarbeit mit Voith werde AutoOpti gezielt in der strömungsmechanischen Optimierung von Turbinenkomponenten eingesetzt. Die Geometrie und Auslegung von Turbinenkomponenten wie Rotoren oder Leitapparate ließen sich in der Praxis gezielt so anpassen, dass hydraulische Verluste minimiert und mechanische Belastungen reduziert würden - und das deutlich schneller als mit konventionellen Entwicklungsansätzen.
AutoOpti generiere neue Designs, führe Simulationen automatisiert durch und bewerte die Ergebnisse auf Basis von Zielkriterien wie zum Beispiel hydraulischem Wirkungsgrad, Strömungsverlusten oder mechanischer Belastbarkeit. Mittels etablierter Ersatzmodelle werde die benötigte Anzahl aufwändiger CFD-Berechnungen deutlich reduziert.
Bereits in einer frühen Projektphase zeigen sich laut Voith die Potenziale deutlich: Bei der Optimierung einer Francis-Turbine konnten mit AutoOpti neue Designvarianten generiert werden, die bei konstantem Volumenstrom in mehreren Betriebspunkten deutliche Effizienzsteigerungen erzielten. Die bisherigen Ergebnisse bestätigen, dass die Entwicklungszeiten erheblich verkürzt würden und gleichzeitig die Qualität der Turbinenauslegung verbessert werde. Im nächsten Schritt solle die Anwendung des Tools auf weitere Turbinenbaugruppen ausgedehnt werden.
