有25支车队，正期待着参加他们的木制汽车比赛。这场比赛发生在1985年的法国，而这些车队即将参加首届壳牌汽车环保马拉松（Shell Eco-marathon）。该比赛的目标是什么呢？是使用尽可能少的能源来行驶最远的距离，旨在推动可持续交通和能源优化的未来。
近40年后的今天，壳牌汽车环保马拉松继续追求相同的目标。不过，如今的参赛车队和赛车看起来略有不同。壳牌汽车环保马拉松已从最初仅限25支参赛车队的赛事，发展成为一项全球竞赛，每年有300多支车队参赛。参赛车队致力于使用创新燃料和技术来设计、制造和驾驶最节能的汽车。
波兰卢布林工业大学（Lublin University of Technology）的Hydrogreen学生团队就是其中之一。作为壳牌汽车环保马拉松的积极参赛者，HydroGreen车队已经参加了10次比赛，共有150多名成员参加。通过Ansys高校计划的学生团队合作项目，该团队能够利用Ansys仿真工具，并使用其高性能氢动力汽车HYDROS参加竞赛。在Jacek Czarnigowski教授的指导下，学生将他们在学习中获得的知识和技能用于研发赛车，同时进一步深化自己的知识。Czarnigowski表示，通过这次经历，学生不仅获得了接触新兴技术的独特机会，而且还培养了创造性思维。
Hydrogreen学生团队与HYDROS赛车（上图）及其徽标（下图）
经过十年的参赛历练，HydroGreen团队将HYDROS从纸上的草图变成了在机械、电子和控制方面都不断改进的功能性车辆。
利用Ansys解决方案快速适应变革
HYDROS的复杂设计一直在不断发展演进。如今，Czarnigowski透漏，HYDROS由两个独立的电气系统组成，具有三种能源——锂离子电池、超级电容器和氢燃料电池，这些能源为多个用电设备供能，并分布于车辆各处。每年更新设计时，该团队重点关注：
- 满足严格的氢燃料使用安全要求。
- 最大限度地减少每次赛程的能耗，从而与壳牌汽车环保马拉松的目标相契合。这包括有效地管理能量流，并尽可能减少能量消耗。
“这些要求意味着，设计此类系统的架构需要良好的规划，”Czarnigowski说道。为了实现安全、有效的设计，HydroGreen团队在去年选择采用Ansys SCADE嵌入式软件产品，主要使用了Ansys SCADE Architect系统和软件架构建模应用。
“Ansys SCADE Architect软件使我们能够设计系统，以确保灵活地进行更改、支持团队工作，以及最重要的，符合嵌入式系统的安全要求，”Czarnigowski说道。该团队利用该软件设计和开发了HYDROS的车辆控制和管理软件（VCMS），而仿真的应用在本年度赛事中远不止于此。
作为参加壳牌汽车环保马拉松的第一步，HydroGreen团队需要通过技术验证阶段，在该阶段，将对整个HYDROS汽车系统进行研究。这一阶段在今年尤为具有挑战性，因为评审人员在最后一刻做出了一些规则修改，例如禁止使用碳纤维轮毂，以及需要解决氢泄漏方面的安全问题。
Hydrogreen团队正在使用Ansys仿真软件
HYDROS正在接受壳牌汽车环保马拉松评审的检查
尽管困难重重，HydroGreen团队迅速地进行了调整，并通过展示其结果证明设计的安全性。通过利用SCADE解决方案，该团队可轻松更新设计，并提供了评审人员所要求的详细变更文档。Czarnigowski表示：“一套完善且有充分文档记录支持的的架构，帮助我们通过了检查。”
HYDROS的工作原理图
最终，在今年准备参加该马拉松赛的14辆赛车中，HydroGreen车队是仅有的10支通过这些严格要求的车队之一。不仅如此，车队中具有IT专业背景的车手Weronika Nowak透漏，他们还是首批通过技术检验的车队之一。
利用仿真的力量进行跨学科协作
HYDROS的成功需要广泛的技能组合。Czarnigowski表示：“来自机械工程、电气工程、计算机科学、机电一体化、环境保护、市场营销、管理和基础工程的学生聚集在一起，为着共同的目标而努力。”
在这样的团队中，团队成员通常从不同的角度并使用不同学科的语言来处理问题。对于Hydrogreen团队而言，SCADE解决方案是让他们能够更好地沟通和协作的绝佳工具。借助SCADE模型，该团队可以将其系统设计全部集中在一处，并在不同团队之间更好地共享信息。
Hydrogreen团队协作
据Czarnigowski称，就这样，SCADE解决方案构成了学生之间的“共同语言”，无论他们来自哪个学科，整个团队都能体验到科学的乐趣。
准备驾驶HYDROS
发展职业生涯和推动HYDROS设计
当被问及HydroGreen团队的下一步计划时，Czarnigowski的回答是，他们将要构建HYDROS 2.0。为了实现这一目标，团队成员计划扩大Ansys产品的使用范围，包括：用于设计和优化车身的Ansys Fluent流体仿真软件；用于设计轻量化和耐用型整体式车身结构、悬架和控制系统的Ansys Mechanical结构有限元分析（FEA）软件；以及Ansys SCADE Suite和SCADE Display，基于模型的设计工具，用于设计控制代码和人机界面组件，并自动生成将在HYDRO 2.0原型上运行的相应代码。据Czarnigowski称，具体而言，该团队计划结合系统安全性来开发能够控制能量流的算法，希望通过这一方式来优化性能并改进结果。
对于团队成员而言，学生通常将自己在该项目中获得的经验作为该领域职业生涯的基石。Czarnigowski表示：“学生们能够作为波兰知名的Hydrogreen车队的一份子，参加著名的壳牌汽车环保马拉松大赛，这为他们开辟了进入世界各地优秀企业实习和就业的良机。”
同时，学生们从中获得的团队合作、自信、强大的抗压能力、跨学科协作的经验以及时间管理技能也非常重要。
展望未来，卢布林工业大学也希望支持更多女性从事科技领域的职业。因此，该校正在启动一项导师计划，并希望像Nowak这样的优秀学生能够激励对科学、技术、工程和数学（STEM）职业感兴趣的女性，一同迈向自己所追求的职业道路——就像Hydrogreen团队那样。
此外，Ansys还将帮助推进STEM教育作为一项重要使命，为学生提供易于访问、经济实惠的仿真工具。想了解更多信息吗？欢迎阅读精彩内容，了解Ansys Student设计团队合作伙伴关系。
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