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    首頁 > 創新技術 > GSDS仿真系統

    在工程設計和產品開發過場中,計算機仿真起著極其關鍵而且越來越大的作用。在復雜程度上進行更合理的

    優化,更深刻地理解影響性能的物理效應,如果信息接受器沒有正確理解準確度的邊界,只靠測試已不能滿

    足以對種種假設場景的探索,確保能夠得到一個最優的解決方案。

    仿真已演變為一門獨立的學科。仿真的可靠性已推動標準委員會(例如 IEC)將其納入測試具體標準的備用

    方法。

    GSDS仿真係統的主要目的是了解現實物理對像或系統所發生的現象,以及優化設計過程。整個過程以現實對

    象的數字化為起點,最終達到利用數字信息增益實現設計變更的目的:

    仿真方法

    數學建模

    數學建模是計算機仿真的第一步。這一階段是以數學方程式來描述物理問題。在仿真過程中,只有以方程式

    描述的物理現象可以被捕獲。在現實係統的複雜性與產品設計中模型應用的工程合理需求之間找到平衡點是

    數學建模的難點所在。對物理現象進行正確的數學描述是理論(或數學)物理的一大課題——這是一個融合

    了物理和數學的科學領域。

    前處理

    前處理是為仿真過程創建幾何體的步驟,是第二個理想化步驟。在這一步驟中,幾何體將被簡化到一定程

    度,使其既能保留相關的幾何特徵,又允許生成適當的網格。從這一點開始,現實中的幾何體將被網格化的

    幾何體取代。創建高質量網格是仿真技術工業應用的主要瓶頸之一。事實上,現實中的工業幾何體通常極為

    複雜,計算網格很難對其進行充分覆蓋。不僅如此,如果所創建的網格質量較差,還可能影響到仿真的收斂

    性,甚至得出錯誤的物理解。

    求解

    數學模型的方程式將在計算網格上進行數值求解,然後通過離散化方法將模型方程式從連續域轉換到離散

    域。 LENKCC 通常採用有限元 (FEM) 和邊界元(BEM) 方法進行機械計算和電磁計算,而有限體積法 (FVM) 

    則常用於計算流體動力學 (CFD)。這些都是 LENKCC 最常用的場計算法,此外,還有其他離散化方法的商業

    軟件和學術工具。另外,仿真工程師還會根據自身俱體的工程需求開發專用的計算方法和求解器。

    處理

    處理是對所得結果進行可視化的階段,是仿真過程必不可少的一部分。一般來說,後處理會涉及仿真結果的

    視覺呈現,通常以三維數字成像技術三維圖(等高線)的形式展示計算變量的分佈情況。仿真對像或過程的

    動態行為可通過動畫進行可視化。由於採用了這種

    時空演示法進行計算物理量的可視化,仿真技術特別適合於分析現實設備中復雜的物理現象。除了場可視化

    外,點線圖和時間—空間平均量等演示形式也十分重要,因為這些量可以與測量值進行直接對比。

    驗證

    通過仿真技術全面了解複雜的物理現象相對簡單,但存在一個主要缺陷:仿真過程可能返回與現實物理現象

    無關的錯誤結果,或帶有不正確信息甚至誤導性信息的所謂“顏色絢麗的圖片”。仿真過程中任何一個步驟

    存在缺陷都可能導致這種虛假的結果,如錯誤的模型、過于簡單的幾何體、不準確的材料數據、不當的網格

    或求解器等。為確保仿真結果與現實物理現象相符,必須對其進行驗證。這一驗證一般通過對比計算結果和

    實驗結果實現。由于可以直接測得的參數數量有限,驗證過程較為復雜。盡管如此,驗證仍是必需的步驟,

    因為經過驗證的仿真結果的預測能力更出色(相對于校準的仿真結果而言,校準范圍外的結果的有效性始終

    存在爭議)。設計最后,通過從仿真結果中提取信息,并根據數據進行設計變更,實現了仿真流程的閉環。

    在這一階段,我們可以利用仿真技術的巨大潛力來推動產品開發。首先,仿真過程可以幫助設計師了解物理

    現象的詳細情況,這對他們來說十分重要。其次,獲取仿真結果的速度遠超過樣機構建和測試。仿真技術的

    優勢在于其出色的參數研究能力,它取代了傳統設計過程成本高昂的嘗試錯誤法。

     

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