减少开发新型氢气阀的迭代次数

OMB Saleri S.p.A.(OMB) 于 1980 年开始开发用于住宅燃气和水应用的小型金属零件和阀门。在燃气安全和高压应用领域所获得的经验使企业能够将其生产范围扩展到其他细分市场，例如汽车、航空航天模块或国防项目。在燃气安全领域，企业致力于生产用于燃气储存和材料处理的容器。

30 多年来，OMB 带头先后采用压缩天然气 (CNG) 和氢气 (H2) 组件，成为了世界领先、颇具创新性的原始设备制造商 (OEM) 之一。

凭借其在各行各业的诸多可能应用，H2 正在迅速获得全球关注。使用时，氢气不会排放二氧化碳 (CO2)。因此，氢气所产生的空气污染量很低。这为工业流程和经济部门的脱碳提供了一种解决方案，帮助解决其紧迫而又难以实现的碳减排难题。H2 是欧洲清洁能源转型的重中之重。

在此背景下，汽车燃料电池市场因使用 H2 而不是石油和天然气等传统燃料而急速增长。像 OMB 这样的公司一直致力于开发新技术，以满足这一需求并提供可靠的组件。

OMB 拥有全系列产品，可以处理从加油站到高压罐，再到压力调节器乃至燃料电池的 H2 流动路径。其阀门通常用于轻型车辆和卡车。OMB 的目标是提供可靠的阀门，可以承受超过 700 巴的压力，用于 H2 存储。

OMB 低压团队由项目经理兼材料工程师法蒂玛·帕特里夏·阿莫雷斯 (Fatima Patricia Amores) 领导。OMB 的产品工程师马可·博西奥 (Marco Bosio) 一直致力于开发用于燃料电池氢气低压侧的阀门。该公司掌握了燃料电池阳极侧的知识，这使他们也能够帮助客户进行阴极侧开发。因此，它们还可以为燃料电池堆组的阴极侧提供阀门。

OMB 愿意应对具有挑战性的项目，他们擅于从头开始开发阀门。他们的大多数产品都是创新型解决方案，填补了汽车市场的空白。因此，他们需要一个可靠的软件来帮助他们了解如何借助设计修改优化阀门的功能，同时确保设计能够满足客户的期望。

仿真必须要解决各种挑战，例如比例阀动态响应、阳极排放阀流量校准以及在最差容差条件下对油箱上阀门行为的预测。

OMB 使用 Simcenter™ Amesim™ 软件进行初次仿真。Simcenter Amesim 是 Siemens Xcelerator 这一软硬件和服务业务平台的一部分。他们专注于压力控制阀，对密封垫的机械变形、流量和磁力进行了仿真。仿真在静止条件下进行，旨在更好地了解特定设计将对阀门产生怎样的影响。基于该初步研究，他们创建了一个 Simcenter Amesim 模型来模拟阀门，还评估了应对压力变化所需的时间。

他们研究了不同线圈控制策略将如何影响压力控制，以及出口压力的调节效果如何。

经讨论，已商定了一项测试计划，在 Simcenter Amesim 预测的输出与来自阀门的输出之间建立相关性。“就在此时此刻，设计已通过验证，阀门正投入生产”，博西奥说。

在设计复杂系统的组件时，无法始终依赖测试和 3D 仿真。因此，对于那些需要快速生成系统动态演变的相关人员而言，系统仿真就变得至关重要。

在这种情况下，使用 Simcenter Amesim 有助于减少设计迭代次数并避免耗时的测试。

“可以说，借助 Simcenter Amesim，我们节省了原型阶段的迭代时间。这便意味着，我们每个项目平均可以节省六周时间，”博西奥说道。

“现在，当开发新产品时，我们预测至少要进行一次仿真，以验证新设计的有效性。对于安全应用中涉及的阀门，我们通常也会模拟一些故障模式。”博西奥认为，OMB 能够使用仿真工具取得成功，主要得益于三大要素。

首先，Simcenter Amesim 是大公司普遍使用的软件。此外，图形用户界面 (UI) 非常直观，其中包含元素的详细说明。

阿莫雷斯解释道：“该软件在大公司中广泛使用，因此可以有效地协同、创建网络，将模块集成到更大的系统中。此外，它还具有直观的图形和快速的学习曲线。”OMB 技术总监雷纳托·桑图利 (Renato Santulli) 补充道：“每个模拟元素都附有详细的说明，并明确参考了理论和学术文献。此外，每个元素背后的方程式都以 C 语言清晰地列出，使任何有兴趣更精确地了解模拟内容的相关人员均得到满足。

如果没有仿真，OMB 将需要更混乱或更耗时的测试序列。一旦失败，将需要对设计进行审查，进而影响项目里程碑。博西奥表示：“Simcenter Amesim 确实帮助我们快速开发出了新产品。在采用仿真之前，我们需要花费数年时间才能完成一个阀门。”

他们还得到了一个重要合作伙伴 BSim 的帮助，BSim 为其提供了高效使用 Simcenter Amesim 方面的培训，并帮助研究新库，以找到适合其特定用途的理想解决方案。

“这是款持续开发中的可靠软件，背后拥有一支优秀的支持团队。在开发新产品时，快速获取精确的答案至关重要，这就是 OMB 对西门子与 BSim 之间的合作大力赞赏的原因。博西奥总结道。

OMB 和 BSim 现在正在研究如何模拟阳极水分离器，其中水 (H2O)、H2 和氮气 (N2) 的混合物达到一定体积后，可以冷凝，然后再循环。在这种情况下，他们希望 Simcenter Amesim 能够成为良好处理 H2 的好伙伴。

在如今的经济环境中，技术价值含量高的创新产品会得到回馈。因此，OMB 愿意与世界各地的公司合作，为 H2 市场打造强大的价值链并达到汽车质量标准。

通过仿真，可以设计出符合客户要求并更接近市场期望的产品。此外，仿真的预测性也会影响开发流程的构思：无需等待长时间测试即可比较不同设计，从而增加企业的专业知识。

OMB 的座右铭是“走在创新前沿”，该座右铭充分展现了公司积极欢迎技术创新的的姿态。OMB 对自身的定位是创意加速器：使老一辈协同者的经验与年轻工程师带来的创新相融合。由此，通过多年工作经验获得的知识便能够由那些以新视角面对工程挑战的相关人员进一步优化。

未来，该公司希望依靠其“千禧一代”工程师的内在技术知识。目标是不断改进其产品，使其更具创新性。