一种风力发电机组设计自动化仿真计算平台制造技术

本发明专利技术公开了一种风力发电机组设计自动化仿真计算平台，包括：人机交互模块，用于仿真计算过程中所涉及的信息的输入或者输出；代码镜像仓库，用于储存仿真计算过程中需要用到的镜像文件和工程代码；工作流管理模块，用于编排仿真计算过程中的工作流和数据处理流水线；集群管理模块，基于容器技术将仿真计算需要的运行环境封装移植到容器中，通过对容器集群的管理来调度计算资源。本发明专利技术在充分利用本地闲置单台物理机、私有云虚拟机和公有云虚拟机的基础上，通过计算资源配置，降低计算成本，通过工作流管理和基于容器技术的并发计算，避免或减少对工程师人工操作依赖，提高计算效率和规范性。范性。范性。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组设计自动化仿真计算平台


[0001]本专利技术涉及风力发电机组计算领域，尤其是涉及一种风力发电机组设计自动化仿真计算平台。

技术介绍

[0002]随着新能源技术的发展，风电业务迎来新的平价甚至竞价时代，为了降低成本的压力，工程项目中载荷计算要求越来越精细化，并要求具备快速迭代能力。此外，风机趋向大风轮、大容量，模型的复杂化带来计算效率的降低与市场的要求快速迭代存在激烈的矛盾。单个Bladed仿真一个CPU只能计算一个工况，整套载荷的工况数在1500至3000多个，每个工况需要30分钟到60分钟来完成。计算需要花费12到24小时，单人单台计算的粗放式模式，将会制约新机型开发进度和定场址工程项目技术支持的快速响应。亟需解决载荷仿真的效率和规范化问题。另外作为风电机组仿真设计权威的Bladed软件，前处理和后处理软件效率低下，缺乏从载荷仿真计算输入到载荷报告输出的全自动软件模块，降低了工作效率。
[0003]在中国专利文献中公开了“一种风机载荷高效评估系统”，其公开号为CN106503316B，公开日期为2020
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10，包括：载荷仿真数据库的查询模块，可查询管理各研发机型的仿真输入数据与载荷数据，比如机组边界条件，塔架尺寸、叶片设计数据与整机Bladed模型，主要部件、叶片、塔架载荷数据；载荷对比与敏感性分析模块，可对不同项目的边界条件、主要部件载荷、叶片与塔架载荷进行对比分析，对相同项目载荷随不同边界条件的敏感性分析；机组载荷强度适用性评估模块，基于海量载荷仿真数据针对空气密度、年平均风速、湍流强度、风切变、入流角等边界条件参数变化，插值计算对应特定场址的载荷，结合基准项目的强度评估余量，对部件进行强度评估。但是该技术中需要提前在数据库中储存大量的载荷信息作为参考，同时对于载荷计算的前后处理依然需要人工完成，仍然有改进空间。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了克服现有技术中进行仿真计算的前后处理效率低下，缺少仿真计算全流程的自动化计算的问题，提供了一种风力发电机组设计自动化仿真计算平台，充分利用本地闲置单台物理机、私有云虚拟机和公有云虚拟机的基础上，通过计算资源配置，降低计算成本，通过工作流管理和基于容器技术的并发计算，避免或减少对工程师人工操作依赖，提高计算效率和规范性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了一下技术方案：一种风力发电机组设计自动化仿真计算平台，包括：人机交互模块，用于仿真计算过程中所涉及的信息的输入或者输出；代码镜像仓库，用于储存仿真计算过程中需要用到的镜像文件和工程代码；工作流管理模块，用于编排仿真计算过程中的工作流和数据处理流水线；
集群管理模块，基于容器技术将仿真计算需要的运行环境封装移植到容器中，通过对容器集群的管理来调度计算资源。
[0006]本专利技术是一种基于容器技术，通过工作流管理调度并采用混合云技术，来实现全自动化的大规模高性能并行计算的仿真计算平台。其中人机交互模块可以是开发出来的平台网站界面，通过该平台网站界面对代码镜像仓库、工作流管理模块和集群管理模块进行管理控制，实现仿真计算平台各项功能的运行。
[0007]作为优选，所述集群管理模块包括控制节点，用于对集群内资源的调度和管理；所述控制节点对应有若干个计算节点，所述计算节点中包含有若干个容器组合，用于进行仿真计算；所述计算节点能部署在不同类型的计算资源中。
[0008]本专利技术中采用了容器技术，把仿真计算需要的运行环境如Bladed软件、Python软件、缓存环境、数据库环境等封装起来，打包成镜像文件并移植到容器中，以最简洁的方式支持应用运行，使得载荷计算性能得到最优。同时采用不局限于Kubernetes等开源软件对容器集群进行管理，实现容器集群的自动化部署、自动扩缩容和维护等功能。
[0009]作为优选，所述人机交互模块包括：镜像仓库管理单元，用于管理代码镜像仓库中的工程代码和镜像文件；流程模板设计单元，根据仿真计算的任务流程对镜像文件自由组装形成流程模板；计算任务管理单元，根据任务场景的需求选择相关的流程模板，并发起计算任务；载荷分析单元，根据计算结果进行极限载荷分析和疲劳载荷分析。
[0010]本专利技术中人机交互模块中平台网站界面上对于每一个功能单元都有一个独立的选择栏目进行对应，便于操作人员进行仿真计算时的操作使用。其中用户管理单元用于管理登录用户账户；标准库管理单元用于管理已完成计算设计的案例；接口服务单元用于管理平台连接的接口；镜像仓库管理单元用于管理代码镜像仓库的镜像文件；流程模板设计单元用于组装管理流程模板；计算任务管理单元用于发起计算任务并排列任务；载荷分析单元用于对计算结果进行载荷分析。
[0011]作为优选，所述工作流管理模块中将仿真计算任务根据任务场景要求划分为若干个可独立执行的计算子任务，再将这些计算子任务根据逻辑关系组合成有向非循环图；所述计算子任务通过代码实现并封装成镜像文件，通过镜像仓库管理单元储存在代码镜像仓库。
[0012]本专利技术中采用了基于Python程序开发的Airflow开源工具等软件，编排载荷仿真计算复杂的工作流和数据处理流水线。工作流设计称为有向非循环图DAG，在编写工作流时，充分考虑载荷计算业务的不同场景，将任务划分为多个可独立执行的计算子任务，然后将这些子任务合并为一个逻辑整体，并组合成一个DAG。不同的载荷计算业务需求，可以自由组合成不同的DAG，从而实现工作流管理。这些子任务通过执行Python代码实现，这些不同的代码封装完以后通过在代码镜像仓库中实现管理。
[0013]作为优选，所述代码镜像仓库中包括有前处理文件和后处理文件，所述代码镜像仓库与人机交互模块对接，通过人机交互模块对代码镜像仓库进行管理。
[0014]本专利技术中仿真计算平台采用的工程代码程序，根据前后处理文件的不同需求进行编写，并且开放输入参数接口，通过接口服务单元与平台网站界面实现对接。操作人员可以
在平台网站界面对代码镜像仓库进行管理。
[0015]作为优选，所述计算资源包括本地硬件计算资源、私有云计算资源、公有云计算资源和这三种计算资源的任意组合。
[0016]本专利技术是通过容器技术，利用Kubernetes对容器集群管理，自动部署在本地闲置硬件计算资源、私有云计算资源和公有云计算资源中，能根据实际情况单独或混合搭建计算资源，实现计算资源的高效率利用。
[0017]作为优选，还包括一种仿真计算平台的搭建和使用方法：S1、根据仿真计算的流程及文件要求，编写代码文件并形成镜像文件储存到代码镜像仓库；S2、根据仿真计算的任务需求，调用代码镜像仓库中的镜像文件，制定任务计算流程模板；S3、搭建基于容器技术的集群管理模块，能调用计算资源和存储进行并行计算；S4、在人机交互模块中选择流程模板，输入仿真计算需要的相关参数并发起仿真计算任务。
[0018]本专利技术中针对仿真计算需要用到的文件，包括前处理文件和后处理文件。其中前处理文件包括极限载荷工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组设计自动化仿真计算平台，其特征在于，包括：人机交互模块，用于仿真计算过程中所涉及的信息的输入或者输出；代码镜像仓库，用于储存仿真计算过程中需要用到的镜像文件和工程代码；工作流管理模块，用于编排仿真计算过程中的工作流和数据处理流水线；集群管理模块，基于容器技术将仿真计算需要的运行环境封装移植到容器中，通过对容器集群的管理来调度计算资源。2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组设计自动化仿真计算平台，其特征在于，所述集群管理模块包括控制节点，用于对集群内资源的调度和管理；所述控制节点对应有若干个计算节点，所述计算节点中包含有若干个容器组合，用于进行仿真计算；所述计算节点能部署在不同类型的计算资源中。3.根据权利要求1或2所述的一种风力发电机组设计自动化仿真计算平台，其特征在于，所述人机交互模块包括：镜像仓库管理单元，用于管理代码镜像仓库中的工程代码和镜像文件；流程模板设计单元，根据仿真计算的任务流程对镜像文件自由组装形成流程模板；计算任务管理单元，根据任务场景的需求选择相关的流程模板，并发起计算任务；载荷分析单元，根据计算结果进行极限载荷分析和疲劳载荷分析。4.根据权利要求3所述的一种风力发电机组设计自动化仿真计算平台，其特征在于，所述工作流管理模块中将仿真计算任务根据任务场景要求划分为若干个可独立执行的计算子任务，再将...

【专利技术属性】
技术研发人员：章培成，孙勇，王瑞良，徐伊丽，韩韬，赵政强，刘桥，
申请(专利权)人：浙江运达风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：