仿真验模数据管理系统方案（下）

1年前浏览371

文 | 喻强

配图 | 来自某企业SIMV&Ver应用项目

1系统任务目标

风机行业中，技术是撬动整个行业的杠杆，在原有的传统研发模式下，风机的研制通常需要大量的物理试验，测得产品在各类载荷条件下的性能参数，并根据物理试验结果对设计进行改型和优化。物理试验是获取所设计的产品性能最直接的手段。

在以需求为导向的，新的产品研发流程中，采用虚拟试验和物理实验相结合，充分的发挥虚拟试验速度快、成本低、可以进行更多复杂工况条件模拟的特点，减少物理试验的投入。

因此，建设仿真验模数据管理系统，通过V&V的方法，实现仿真和试验的协同，利用层级物理实验数据评估仿真模型的精度，并且提升仿真置信度，帮助客户建立高精度的性能虚拟样机库。在型号产品的正向研发流程中，在数字化环境下更多的借助多学科性能虚拟样机模型，进行产品的创新设计和优化。

2建立目标分析系统过程

风机系统的结构力学仿真模型从本质上说是一种复杂模型，主要由风叶，叶轮，轮毂，电机等等组成。只有把组成它的零部件分解开来，才能分析，研究它的各零，部件的相互关系及结构，才能把新产品创造出来，具有人们所需要的特定功能。正是因为这种复杂性，引入基于V&V层级划分思想对其进行分解及构建模型分层确认树型结构，降低结构力学仿真模型的复杂性。复杂系统仿真模型的确认层级一般划分为：单一问题层、基准层、子系统层、全系统层。

对于具体的风机产品对象，可以根据设计要求，应用SimV&Ver工具包产品之一的C-SDM产品虚拟性能样机管理，对产品性能仿真内容进行事先规划。

如下图所示，即为SimV&Ver C-SDM的仿真验证规划模块管理的一个产品的仿真规划层级，三层结构，每层横向排列的即为仿真标签。其中的仿真标签显示了状态、名称，如果该仿真标签已经开始进行仿真建模，并且工程师提交了仿真模型的示意图，则可以在标签中显示示意图，便于浏览。

在SimV&Ver C-SDM中描述为仿真标签间的“链接关系”。仿真规划标签，描述了一个仿真问题的内容、目标、目的、相关的附件等等信息。仿真标签间的“链接关系”可以描述为四种，1）参数传递；2）参考关系；3）分解关系；4）包含关系。并且这种“链接关系”可以根据用户需求进行定制。

基于V&V核心方法的标准/规范，SimV&Ver C-SDM分析仿真规划中的每个仿真标签的目标、内容和特征，对于需要进行精度评估的层级模型，需要制定相应“仿真标签”的验证规划。验证规划的内容包括：规划模型验证的方案、验证所需要的试验数据，验证所需要V&V工具等，为仿真模型V&V验证准备基础数据与工具。创建验证金字塔模型。如果所有的仿真模型均需要进行V&V验证。

下图即为C-SDM中仿真验证规划模块的数据查看界面，在金字塔层级结构的右侧，可以查看某个仿真验证规划内容的工作进度和所有数据。

在“仿真验证规划标签”上的的其他文档性数据均可以作为验证规划标签的附件上传，包括任务书、仿真建模规范、仿真验证规划、验证标准等文件。这些文件数据，包括仿真模型将会作为“仿真验证任务”的初始输入数据，一并发放给仿真验证的负责人。

3建立知识库，积累数据

建立验模流程作为知识库中的关键数据，积累了仿真验证过程中的隐性知识，以显性的方式进行推送和复用，可以以流程模板的方式，将高效的工作步骤以及执行顺序固化下来，尤其每个工作步中积累的有效数据和方法（例如某型零部件的网格划分方式、关键参数范围、试验校准手段等等）作为流程模板的模板核心数据，准确的推送给做相应工作的仿真工程师，在实际仿真分析过程中加以利用，同时校准和提升相应的仿真规范，逐步提取和总结最有效的验模流程。验模流程模板的长期积累和复用，能够显著提高企业的仿真建模的效率和准确度。

在C-SDM管理系统中，风机企业可以根据需求、产品特点、积累的仿真验证经验，定制验模流程模板，在流程模板中提前定义仿真流程操作步骤、每个步骤使用的工具、数据模板、可复用的参数范围、企业规范标准、手段方法等等，便于仿真工程师在每次执行仿真时都可以复用成熟的流程模板，提高仿真验模效率和精准度，建立企业自己的数据库，实现信息化管理。例如下图所示：

仿真验模流程不同于“验模流程模板”，验模流程模板仅仅作为一个标志性可以参考的数据，对仿真工作师的操作进行指导或者约束，将企业积累的知识和经验以模板的方式，显性地推送给仿真工程师，而仿真工程师利用该模板真正执行的一系列有序的验模操作，即为仿真验模流程实例，简称为仿真验模流程。

4结果与价值

利用模型V&V工具进行仿真验模的过程，可以帮助积累很多的仿真经验和知识，得到型号产品的高精度仿真模型。因此，建设基于置信度的性能虚拟样机管理系统，可以帮助客户建立风机产品的多学科多性能虚拟样机库。

SimV&Ver C-SDM是帮助企业建设虚拟性能样机数据库的平台软件。C-SDM系统不仅仅管理了仿真结果和仿真流程，更关注产品仿真的全面性、置信度以及V&V流程，C-SDM系统提供金字塔式的层级分解方式进行产品的仿真规划，通过CAE仿真的校核、验证过程来获取并提升仿真模型的置信度，高置信度的仿真结果发布成虚拟样机，逐步建设成为产品的性能Know-how体系。