【豁然确斯，持之有故】性能模型置信度评估工具CAST软件建议方案

在统计学中，置信度是指在给定的数据和样本情况下，对一个参数或预测的区间估计的可信程度。数学上，置信度通常与置信区间和置信水平相关联：

置信区间：一个参数的置信区间是一个区间，其被认为包含真实参数值的概率（或置信度）。例如，95%置信度的置信区间表示，在多次重复取样的情况下，有95%的概率真实参数值落在这个区间内。

置信水平：置信水平是描述置信区间的可信程度或置信度的度量。常见的置信水平为90%、95%或99%等。它表示在统计推断中对估计结果的信心程度。

模型置信度评价系统，用于对仿真模型进行评估验证，与试验数据进行对比，量化仿真模型的偏差。基于数据统计分析的方法，进行仿真结果的置信度评估，给出特定置信水平下仿真结果的置信区间的大小，评估基于仿真结果进行预测的风险。

（1）仿真和试验一致性对比分析任务特点和差距

以XXX院为例，XXX院具备各种仿真模型建模的技术手段，包括结构力学、流体力学、传热学、声学等学科的专业仿真建模工具软件，开展了各类学科的仿真建模，为燃烧系统、进排气系统、冷却润滑系统、动力电池、热管理系统等提供设计验证技术，基于仿真技术快速支持产品的设计决策和优化。仿真技术在此院的设计研发中起到了非常重要的作用。随着系统的复杂度不断提高，以及应用环境越来越严苛，基于仿真模型进行复杂系统的研发和应用，对仿真模型也提出了更高的要求，依靠仿真模型进行系统的快速、可靠设计验证和优化。

因此，发动机系统的研发体系对仿真模型的置信度提出了更高的要求。仿真模型开发过程中，必须对仿真模型的预测精度进行评估和验证，保证进行应用环节的仿真模型是可信、可用的模型。

（2）XXX院现有条件及差距分析

业务部门开展系统的仿真模型建模，为了验证仿真模型的可信度，通常会开展与物理试验的对比分析，评估模型的精度水平。在现有的条件下，通常是通过手工的方式进行数据的处理、仿真和试验的匹配，评估效率低。主要表现在以下几个方面：

• 手工进行仿真模型的误差计算，评估效率低下

• 仿真结果特征多样化，数据特征提取需要手工插值

从仿真结果中提取相应的结果，有的时候需要进行手工插值或者软件二次开发实现插值。例如结构力学模型中的特定空间位置和方向上应力、应变数值，需要根据邻近单元的积分点进行插值。系统仿真的采样间隔与物理试验的采样间隔不一致时，也需要进行数据的插值。

3）误差评估方法不统一

仿真模型的类型较多，不同的仿真模型的结果特征不同，如仿真结果可能是一个特定的数据点、响应曲线、场域数据等。无法采用统一的误差评估方法，通常需要针对仿真结果特征进行对应的评估算法开发。

4）很少进行仿真结果的不确定性评估

建立的仿真模型是一个确定的模型，仿真建模参数和工况参数（如，材料参数、载荷参数）被设置为一个特定的数值，仿真计算的结果也通常是一个特定的数值。但是产品的加工制造和实际工作过程中，物性参数和工作载荷的数值都可能出现一定的波动，引起实际产品的性能变化，可能出现前期仿真过程中没有预见的产品失效。

此外，仿真工程师开展仿真计算，对于同一个物理现象（如流动问题）的模拟，采用不同的数学模型（如湍流模型）进行模拟，通常会得到不完全一致的仿真结果，基于其中的任何一个结果进行决策，都可能会存在风险与不确定性。

因此，需要对仿真结果的样本数据，进行统计分析，评估在一定置信水平下仿真结果的置信区间，量化仿真预测结果的风险。

利用试验数据，进行产品的仿真模型精度评估，计算仿真结果和试验结果的一致性，量化仿真模型的误差。

利用仿真模型和数据解析接口，解析结构力学、流体、0-1维系统仿真模型和数据；解析物理试验模型和物理试验数据如UFF\UNV\csv\txt\xml。利用数据特征处理方法，进行仿真数据和试验数据的结果特征提取，进行仿真和试验模型的匹配，进行相关性分析，量化仿真模型的误差，给出仿真模型是否满足要求的结论。

如果要评估仿真结果的置信度，需要改变仿真输入参数如模型的材料本构参数、物性参数、模型参数等，统计仿真模型在不同的分析设置下仿真结果的分布。

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