运动系统数字化实验平台

案例背景
随着海洋资源开发的不断深入,海洋条件下的动力系统需要具有更高效、更可靠的运行性能。汽-水循环动力系统在陆地上已获得了相当广泛的应用,但在海洋条件下的应用相当有限,主要原因在于动力装置在海浪、潮汐的影响下将发生随机性运动,其运行特性受到很大的影响,缺乏足够的研究保障其安全性。

汽-水循环动力装置在海洋条件下的研究目前主要采用物理实验研究的方式进行。通过物理实验过程的数据测量虽能获得真实的反馈数据,但由于实验成本的制约,实验研究的工况范围窄,耗时长,致使研究的效率较低和可持续性较差。另一方面,为了保证最终实验的有效性,复杂实验装置的设计往往需要进行多次迭代或探索性实验,使得实验成本大大增加。因此,如何降低实验研究成本,提高实验研究效率是亟待解决的关键问题。通过对目前国外相关研究机构的技术调研和分析,普遍发现数字化技术的应用是改善上述工程实际问题的一种有效技术手段。
案例描述

针对运动条件下物理实验系统的研究问题和需求,开发了运动系统数字化实验平台,涵盖了运动系统知识转化、运动系统仿真和运动系统演示三大功能。

1. 通过对实验知识的系统化、结构化整合,构建了运动系统实验知识库,实现了实验知识的快速模型化,具备了物理实验向仿真模型的高效映射能力;

2. 通过基于Modelica的运动条件仿真模型库和建模环境的开发,构建了运动条件下热工水力仿真计算软件,提供了模块化、参数化、层次化、拖拽式的仿真建模方式,具备了对运动系统多种实验工况精确、高效的计算能力;

3. 通过三维模型建模、爆炸视图编辑和动画渲染,构建了运动系统三维演示系统,实现了仿真驱动的实验系统物理过程和现象的定性和定量结果演示。

运动系统数字化实验平台通过实验系统数字化的方式,为运动系统实验研究提供了便捷高效的仿真建模手段,为实验结果预测和复杂实验装置设计提供了重用性强、准确度高的仿真计算工具,有效地降低了实验研究成本,提高了实验研究效率。

应用价值

统一标准快速设计验证设计参数优化系统可重构

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