模拟智能容器拯救生命

SkyCell利用Ansys仿真设计智能、支持物联网的航空货运集装箱，通过降低疫苗运输损失率来挽救生命。

By Ansys Advantage Staff

SkyCell设计、创造和管理智能、耐用的空运集装箱，用于在全球范围内运输疫苗。这些集装箱是用定制材料建造的，不需要直接的人工管理，可以控制自己的温度，并实时报告它们的位置。SkyCell使用Ansys基于,Ansys计算流体动力学和Ansys机械模拟工业物联网(IIoT)组件、空气和能量流动以及容器结构完整性的整体视图。如果没有模拟，团队就不可能在一个需要模拟的行业中追求完美，尤其是在生命处于危险之中的时候。

应对敏感货物的挑战

空运集装箱经常处于恶劣的环境中:在炎热的柏油跑道上花费数小时，经受颠簸的飞机着陆，并通过当地道路运输。疫苗具有大分子，对高温和低温特别敏感，但运输温度很容易在-20°C至+50°C之间变化，这对物流公司构成了挑战。最重要的是，空运是一种昂贵的运输货物的方式，增加了飞机交通和污染，但它对疫苗的快速到达至关重要。

“使用Ansys软件可以帮助我们将疫苗在运输过程中的损失率降低到0.1%。当航空货运集装箱的行业平均值在1%到10%之间时——生命确实处于危险之中——将其减少一百倍对人类生活的影响是令人难以置信的。Ansys的软件使我们能够以更全面的方式看待世界，设计出比其他平台更接近完美的产品。”
- - - - - -Nico Ros, SkyCell首席技术官

基于Ansys力学的三维热分析显示了具有周期性边界条件的集装箱保温子模型

在空运中，通常会有1%到10%的货物丢失或损坏，但SkyCell的存在是为了将这一比例降低到0.1%。

“今年早些时候，我们在印度有4000名昏迷患者等待来自欧洲的疫苗，”SkyCell首席技术官尼科·罗斯解释说。“疫情扰乱了供应链，所以这批货物在卡塔尔被困了5个漫长而炎热的日子。尽管条件艰苦，它最终还是完好无损地抵达了孟买。这对我们来说只是平常的一天，也是SkyCell成立时要解决的众多情况之一。”

从历史上看，空运集装箱要么是主动的(制冷剂单元)，要么是被动的(例如，装满干冰的盒子)，但SkyCell采用了一种混合设计，不需要人工干预，也不需要使用机械部件，当它检测到仓库稳定的5°C条件时，可以自行充电。

SkyCell的混合设计是一个复杂的交互系统。该团队之前使用单独的仿真工具对容器的各个方面进行建模，但他们知道，如果能够更全面地建模，设计过程可以得到显著改善。

我们需要一种工具来展示这种复杂性，这样我们不仅可以管理它，还可以利用它来为我们工作，”Ros说。

在Ansys CFX中三维CFD模拟增强预调节室容器内部气流

复杂问题的工程解决方案

SkyCell作为战略顾问与CADFEM合作，研究航空航天等邻近行业使用的仿真工具，经过考虑，选择了Ansys。这些工具用于模拟物理结构、物联网通信以及容器内部和周围的空气和温度流动。

罗斯说:“有了Ansys，我们可以不再把容器看作冰箱，而是开始更精确地理解能量流动，就像把太阳看作能源一样，而不仅仅是考虑温度。”“我们的方法总是首先追求完美，然后再努力做到可能。理论上，我们可以在设计的前80%使用单独的模拟工具，但我们想用空运集装箱建造一级方程式赛车——当我们有COVID-19疫苗时，这一点至关重要。我们只是不能满足于最好的东西。”

SkyCell 1500混合容器的内部温度范围为+2℃~ +8℃，外部条件范围为-35℃~ +65℃，存储温度范围为-40℃~ +70℃。

用模拟节省时间和生命

通过SkyCell团队使用Ansys模拟，使用SkyCell容器时的疫苗损失率目前仅为0.1%，而行业平均水平为1%。

SkyCell需要三个月的时间来构建一个容器的物理迭代，但使用Ansys软件虚拟构建只需一周。仿真与测试单元之间的关系不断得到完善。

“我们的容器是由可回收的、绝缘的、多层的、减震的材料制成的，”罗斯说。“这种材料可以吸收冲击，降低飞机和卡车的振动，但我们有一个例子，集装箱的频率没有得到充分优化。我们意识到材料本身的层之间有相互作用，我们没有捡到，但使用Ansys我们可以重新建模，纠正和优化这一点。一个不太复杂的模拟工具根本无法应对这种复杂性。”

使用Ansys对容器的物联网组件进行建模，使SkyCell能够实时准确地报告其温度和位置。这不仅有助于制药公司追踪疫苗，而且还可以快速处理运输法规，因为全面的数据日志显示了容器的位置以及它们的温度如何变化。

运输中的SkyCell 1500混合集装箱。

该系统还可以提供有关集装箱通过海关的速度的数据，识别出路线上任何不必要的慢速部分。这对于帮助当局和物流公司优化自己的运输网络和克服当地问题至关重要，或者对于帮助制药公司首次将药品运送到新的地区而不发生事故至关重要。

罗斯说:“展望未来，我们估计，一旦开发出COVID-19疫苗，全世界将需要大约16万个托盘来运输。”“这可能是现有数量的两倍，尽管如果系统有效，这个数字会减少。我们的使命是帮助提高这种效率，一旦开发出COVID疫苗，我们将自豪地尽自己的一份力量。”