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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
在工程系统设计和研究中，人们越来越多地采用大型数值计算进行虚拟试验。虚拟试验是以面向复杂产品全生命周期的综合实现理论与方法为指导，在现代软硬件技术、工具和环境的支持下，以仿真技术为基础、以试验流程为导向，进行复杂产品的数字化模拟与试验的过程，是数字化样机到物理样机之间一个不可或缺的重要环节。它将大大减轻综合试验的强度，提高试验效率与可靠性，进而大幅降低研制成本、缩短研制周期、提高研制质量。飞机液压系统是机载机电系统中关键子系统之一，要求在飞机的整个飞行过程中连续可靠运行，是飞机安全飞行的基本保证。传统的试验方式是通过搭建液压系统试验台进行的。但搭建液压系统试验台工作量大、成本高、试验周期长，而且试验环境恶劣、带来污染题目等，另外还存在高空飞行环境复杂，地面试验不易模拟等题目。飞行研制过程中采用液压系统虚拟试验替代真实实验，对于检验系统功能、优化设计方案、减少试验周期和降低试验成本等多方面都具有重要的意义。飞机液压系统涉及多学科领域，计算量大，环境模型复杂，这对飞机液压系统的虚拟试验建模技术提出了挑战。建模技术是虚拟试验的核心技术之一。虚拟试验模型包含对象模型、环境模型和观测模型，模型涉及多学科领域，且各类模型之间存在耦合关系，使得虚拟试验建模过程变得相当复杂，虚拟试验建模技术需要解决模型复杂性的题目。另外，虚拟试验模型需要支持由全部虚拟的试验到某些包含硬件在环的半实物试验，再过渡到全实物试验的演变过程，所以虚拟试验建模技术中同样需要研究实时性和即插即用的特点。本文从虚拟试验的目的出发，对虚拟试验体系结构进行了探讨，并着重围绕液压系统虚拟试验建模技术和计算方法展开研究，目标是建立一套完整的，满足液压系统虚拟试验建模需求的建模实现方法。主要工作和研究内容包括以下几个方面。（1）提出了面向流程的虚拟试验体系结构，将虚拟试验体系结构分为运行支撑平台和虚拟试验应用层。重点讨论了虚拟试验应用层的结构和功能，并从虚拟试验模型多学科分布式、复杂环境、实时性和大计算量等特点出发，提出了虚拟试验体系结构具体的实现过程。根据虚拟试验的特点，从支撑环境、数据库、样机建模与虚拟试验建模与解算器四个方面出发，侧面论证了面向流程的虚拟试验体系结构提出的合理性，以及虚拟试验建模技术和计算方法研究的必要性。（2）研究了机电产品虚拟试验的建模技术和计算方法，针对虚拟试验模型复杂、即插即用、多学科分布式、强调实时性等建模特点，提出了多学科虚拟试验嵌套建模方法。采用多学科间并行建模，各单学科子系统采用嵌套结构的自治模型，用通用的微分方程表示，参数池和耦合项单独提取出来，以嵌套形式存在。多学科模型之间通过数据交换机制共享状态变量，实时计算，反映学科间的耦合关系，以及实时反映系统结构的变化，方便应用于多学科、分布式的并行计算软件集成平台。嵌套建模方法支持并行求解，各子系统可以根据自身模型特点，选择合适的数值计算方法，选取合适的步长，既能保证解算速度，又能避免内存空间的浪费。每一个子系统都有一个使能控制系数，表示子系统的插拔状态。在保证准确度的基础上，满足虚拟试验即时耦合、即插即用的需求，为虚拟试验向半实物虚拟试验过度提供了基础。（3）研究了液压系统虚拟试验建模技术，提出了面向液压系统原理图的基于容腔节点的建模语言，通过定义节点属性来描述系统元件信息，通过定义节点和连接矩阵的描述规则，使容腔节点的描述公式统一规范，加上标准封装形式的节点及元件，可自动生成模型，节点的封装实现了模型的模块化，同时非液压元件的定义实现了模型的可扩展化，为液压系统虚拟试验中环境模块、试验设备模块的引入奠定基础。节点的描述方式和连接矩阵的引入使模型方便应用于嵌套建模结构，适用于虚拟试验。（4）对液压系统热力学建模方法进行研究，提出了基于传递矩阵的液压系统热力学建模方法。在传统的液压系统流量、压力二维传递矩阵模型的基础上，引入温度变量，将二维传递矩阵扩展到包含温度的三维传递矩阵。分析了液压系统中常见元部件的流量、压力、温度传递矩阵模型，及对应于实际液压元件连接关系的传递矩阵模型，各类元件的传递矩阵具有标准形式。液压系统热力学建模方法为温度预测技术奠定了基础。（5）基于前面所述的建模技术和计算方法，开发了飞机液压系统虚拟试验软件，对本文所提出的理论和方法进行了验证，实现了飞机液压系统虚拟试验软件中的各个功能模块，包括虚拟试验集成平台、数据库、嵌套模型自动建模、高效能解算器等。在此液压系统虚拟试验软件基础上，可以进行液压系统热力学虚拟试验等其它项目。 |
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发表于 2022-8-24 19:30:47
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