数学
基于微分方程工程仿真软件的验证与确认
2015-08-06
在涉及国家重大经济利益和国防实力的重大工程领域,以及工业产品设计领域,许多工程与产品设计问题都是多物理耦合的问题,描述这些多物理过程的数学模型往往是高度非线性的偏微分方程组,数值仿真技术与CAE成为理论、试验之后的第三种科学研究手段。特别是物理数学理论难以解释、试验难于再现或耗资巨大,才能认证工程与产品可靠性的科学问题,数值仿真与CAE可以真实、全过程、全时空、反复精密地进行。但数值仿真软件的可靠性与仿真结果的真实性严重阻碍着仿真软件的推广使用和"自造血能力",制约着自主创新的能力,高可信度数值仿真软件与CAE技术成为科学研究不断追求的目标。验证、确认和不确定度量化(V&V&UQ)是发展高可信度数值仿真软件的重要方法,甚至是唯一途径。文章将物理建模、数值方法、软件与科学实验一体化考虑,介绍了验证、确认和不确定度量化的基本理论,给出了实施验证与确认(V&V)的基本活动和重要方法的进展。并针对自主研发的爆轰弹塑性流体动力学LAD2D多物理软件,提出了基于数学基本理论、程序功能、程序实施正确性的验证方法和基于物理模型层级确认试验的确认方法。最后给出了未来数值仿真软件与CAE技术,开展验证、确认和不确定度量化(V&V&UQ)值得关注的科学问题与研究方向。
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