某型号热仿真模型的验证和确认系统
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本次承担的任务
北京安怀信科技股份有限公司（以下简称安怀信）基于V&V（Verification & Validation，以下简称为V&V）思想，将热仿真所涉及的物理模型、物理试验、数值计算与仿真软件一体化考虑，采用模型分层确认的方法，针对数值仿真结果或关键响应量，研究数值仿真误差与不确定性的来源，结合复杂系统误差与不确定性量化的数学方法，发展仿真过程误差与不确定性传播量化技术及响应量可信度评估方法，以修正和完善数值仿真中物理模型、计算方法和软件，为航天器某型号的数值模拟，提供具有一定可信度的数字仿真模型。
利用仿真模型验证和确认工具，对热仿真模型性能预测精度进行评估。采用V&V流程、工具和方法对仿真模型进行验证和确认，识别和消除仿真模型建模过程中的误差，并基于航天器某型号产品的层级试验数据对仿真模型进行修正，提升仿真模型的性能预测能力。
为了开展航天器某型号产品的热仿真模型V&V研究，需要提前开展仿真工具和模型的集成研究。如对Thermal Desktop软件的集成；对Thermal Desktop仿真模型的封装的研究与测试。以方便进行仿真模型V&V研究时，可以在V&V流程中驱动Thermal Desktop仿真模型进行仿真参数的研究与修正。
此外，还需要逐步建立研制单位航天器的试验设计与实施的手段，可以按照仿真模型V&V研究所要求的层级试验方案的要求，实施所规划的层级试验，并提取所关心的试验结果，用于热仿真模型的Validation研究。
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此任务的技术特点与难点
仿真模型的V&V是一项系统工程，需要按照一定的验模流程，采用专业工具才能完成相关的验证和确认工作。某研制单位在仿真模型的V&V领域，还处于刚刚起步阶段。总的来说，开展仿真模型的验证和确认，存在以下难点：
仿真验模缺乏标准指导
仿真验模工作非常重要。但目前，研制造单位缺乏成熟的标准指导，V&V标准在国外已经发展几十年，但在国内才刚刚起步，成熟的产品解决方案比较少。
仿真结果与实验结果比较的效率低
通过数值仿真分析，可以提前获知产品的性能。为了提高仿真结果的可信度，通常需要将仿真结果与实验结果进行比较，即模型确认。但传统采用的模型确认方式是手工的简单对比，效率低。
无法实现仿真模型的自动修正
当仿真结果和试验结果出现偏差时，没有系统的方法指导工程师进行模型修正。依靠简单拼凑数据的方法，容易得出错误的模型。
数值仿真结果的置信度无法量化
在实际工作中，尽管仿真部门能给出一定分析工况下产品的性能结果，但设计人员对仿真结果的信任度不高。试验结果仍然是检验产品性能的唯一可信的标准，数值仿真技术在缩短型号研制周期、减少物理试验次数等方面没有发挥应有的作用。
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某型号产品的功能及指标要求
基于仿真模型V&V的理论和方法，对热仿真模型进行验证和确认研究，利用试验数据对仿真模型的精度进行评估。并基于物理试验数据对仿真模型进行修正，提升仿真模型的性能预测能力。通过对某型号的热仿真模型进行V&V研究，拟达到以下指标要求：
1)定制仿真分析流程模板。通过模板技术固化仿真设置、经验和知识，如热物理属性和热光学属性、边界条件、热接触对、网格控制、单元选择、单位设置等，减少由于人工操作引入的误差。利用模板技术，还可以提高不同仿真人员得到的结果的一致性。
2)可以进行仿真建模的误差分析与控制，包括仿真模型的网格的收敛性研究；
3)可以进行仿真结果和试验结果的一致性分析，统计二者的误差信息并进行后处理显示；
4)可以进行仿真模型参数的敏感性分析，筛选出对仿真性能影响重要的高灵敏度参数；
5)利用层级物理试验数据对仿真模型进行修正，提升仿真结果和试验结果的吻合度。
通过热仿真分析模板，对仿真模型进行V&V研究所获得的经验进行固化。并对仿真模板进行发布，以便于我所的热控设计人员可以调用高精度的仿真模板进行热控设计与仿真计算。
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某型号产品工作原理、系统构成
及性能指标
以某型号的热仿真模型为对象，依据仿真模型建模规范和V&V指南进行层级模型建模。利用V&V软件的功能模块进行仿真模型验模，如利用安怀信自研发的SimV&Ver-PSA敏感性分析模块可以进行仿真参数的灵敏度分析，帮助寻找对仿真结果有重要影响的仿真参数；利用SimV&Ver-MU模型修正模块，借助基础数据库中的层级试验数据，对相同层级的仿真模型进行参数修正，使层级仿真模型的仿真结果逼近试验结果。如下图所示，“Sim V&Ver--基于V&V的热性能仿真分析”，“某型号产品性能仿真基础知识库”部分一览。
北京安怀信科技有限公司目前在国内已将仿真模型验模V&V商业化。SimV&Ver产品形成了一个体系的解决方案，当前版本为V3.8。公司人员在仿真和咨询领域多年，并聚集十多年的技术经验,主要提供仿真验模产品、V&V流程咨询、光机热一体化仿真、快速概念设计体系建设、仿真驱动流程咨询，产品对标设计，成本质量控制分析研究等，目前在国内拥有超过100家客户,分布于兵器、航空、航天、船舶、核工业、电子等集团。
#The End #
作者：市场部
图片来源：互联网
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