仿真技术发展中重要的问题
尽管人们对全数字仿真已经做了很多的研究工作,各种适用于仿真的计算机和软件不断涌现。但这些工作还**于硬件和软件工具的准备,对于系统仿真来说还需大量的工作要做,某些方面的工作至今还很薄弱。
1、系统仿真中较有吸引力的是“人或实物在回路中”的仿真,因为这种仿真系统较能真实地反映系统的特性。为此必须要求仿真过程是实时的,尽管现今的许多计算机都配有实时操作系统,免费电路仿真软件,但实时处理中的“实时”与实时仿真中的“实时”是不同概念,在可允许的时间内对多个用户进行服务;而实时仿真是仿真系统的运行过程与被仿真的真实系统在时间上一致,这就要求计算机必须足够快的运算速度和数据采集速度,并且要求帧时可以控制,为此对现有计算机的系统软件往往需要加以改造。
2、建立一个**的仿真系统是一项复杂的系统工程,特别是对于“人或实物在回路中”的仿真系统,较困难的问题是建立实物和环境的仿真设施,例如:为了红外制导和光电制导的导.弹进行半实物仿真,必须建立红光仿真系统和光电仿真系统;为研究飞机性能或训练驾驶员而建立的飞行仿真器则必须有视景和驾驶员操作环境的模拟设备等。这些设备本身很复杂,且**性强,需花大力气才能完成。
工业仿.真软件技术与产业发展趋势分析
新技术**,工业仿.真软件走向智能化工业仿.真是对实体工业的一种虚拟,将实体工业中的各个模块转化成数据整合到一个虚拟的体系中,在这个体系中模拟实现工业作业中的每一项工作和流程,并与之实现各种交互。工业仿.真软件承担着对生产制造过程中的建模分析、虚拟现实交互、参数效果评估等重要作用,单纯的建模软件可视为CAD(计算机辅助设计)软件,而当前仿.真和分析常常会结合在一起,通常提到仿.真软件,主要是指CAE(计算机辅助工程)软件。随着3D、虚拟现实、大数据、云计算、人工智能等新技术逐渐进入工业仿.真领域,工业软件对工业元素描述更精.确、更细致,仿真软件,仿.真模型得到持续动态优化,电路图仿真软件,软件与工业实际应用结合更紧密,虚拟仿.真软件成为了工业软件未来发展重点。工业仿.真软件呈现以下发展趋势:
工业仿.真软件技术与性能不断演进提升。基于计算机群的并行计算、网格计算,基于云和互联网的集成化协同使仿.真软件的计算能力不断提升,如美国ANSYS公司推出 Workbench仿.真平台包含高性能计算(HPC)功能和并行可扩展性,提升复杂仿.真求解能力。另一方面,工程数据库系统得到不断丰富与完善,更多部件模型、行业材料、设计方案和标准规范信息纳入仿.真软件数据库,ANSYS 在其EKM产品平台中提供多物理场仿.真数据管理,开放的数据交换功能可集成试验、第三方和其他物理场的工程数据。同时,计算机图形处理能力、三维图形算法和图形运算发展均有增强,虚拟现实等新技术应用促进实现了真三维和虚拟仿.真,沉浸式交互系统使工业仿.真更加立体,图形表现更加真实。
多体多态多物理场复杂耦合仿.真*发展。得益于计算处理、数据支持、图形化等基础支撑技术的持续提升,面向多相多态介质、多物理场、多尺度等复杂耦合仿.真的新型工业软件日渐丰富,其实现形式主要有两种:一是通过开放的数据接口标准进行多仿.真系统耦合的联合仿.真,如法国达索系统公司推出Dymola平台软件,可基于FMI/FMU接口联合AMESim、PROOSIS、Simulink等十几种不同建模工具和机电分系统进行仿.真,单片机电路仿真软件,实现多领域模型联合求解仿.真;二是通过增加仿.真模块,融合先进仿.真技术,单系统实现多领域仿.真。如瑞典多物理场仿.真软件公司COMSOL不断整合结构、热、流体、电磁等多领域世界.领.先公司和高校较.先进求解器技术,推出多物理场复杂耦合仿.真软件,具备**过 30 个专业领域附加模块,在Desktop?集成环境中提供**物理接口和工具,并拥有世界先.进的复合材料求解算法和工程库。