50、工业4.0中管壳式换热器数字孪生及机器人双臂操纵器模型同步控制

工业4.0中管壳式换热器数字孪生及机器人双臂操纵器模型同步控制

在当今科技飞速发展的时代，工业领域的创新与进步日新月异。管壳式换热器数字孪生技术以及机器人双臂操纵器模型同步控制技术，正成为推动工业智能化、高效化发展的关键力量。下面将详细介绍这两项技术的相关内容。

管壳式换热器数字孪生技术

1. 管壳式换热器简介

管壳式换热器（STHE）是热力行业中至关重要的组件，它主要用于实现两种流动流体之间的热量回收。其制造工艺简单，能适应广泛的操作条件，因此在石油精炼、化工等众多行业中得到了广泛应用。在这种换热器中，多个管子被封装在一个壳体内，一种流体（通常是油或水）在管内流动，另一种流体（通常是空气）则在管外的壳体内流动。

2. 数字孪生技术的引入

随着工业4.0时代的到来，数字孪生技术在未来工厂中展现出了重要价值。数字孪生可以定义为真实空间与虚拟空间之间的一种连接，通过使用模拟软件可以实现这种连接。在本研究中，使用COMSOL Multiphysics 5.3开发了管壳式换热器的模拟模型，这是建立换热器数字孪生的第一步。COMSOL API利用Java语言，软件生成的Java模型文件可以通过动态链接库文件（dll - 文件）与外部系统进行通信。借助Java生态系统，还可以将虚拟空间实现为Web服务，例如在Tomcat中运行的基于Java的Web服务，它可以提供一个表示状态转移应用程序编程接口（REST API），用于与真实空间进行通信。不过，当前的工作仅局限于模拟模型的开发，通过模拟应用程序实现其集成以建立实际数字孪生的内容将在未来的研究中进行探讨。

3. 模型定义