驗證仿真的案例
【往年優(yōu)秀論文】基于S 參數(shù)模型的信號完整性仿真驗證
摘 要：為了驗證頻域S 參數(shù)模型在PCB 信號完整性時域仿真方面的有效性，給出了一種基于信號線S 參數(shù)模型的信號完整性仿真驗證的方法并通過試驗進行了驗證。通過矢量網絡分析儀（VNA）測試PCB 信號線單端開路S 參數(shù)對ANSYS SIwave 軟件的PCB 走線S 參數(shù)模型結果進行修正，利用高速示波器對ANSYS Designer 軟件的時域仿真結果進行驗證。對某電子控制器PCB 的仿真和測試表明，該仿真驗證方法能夠比較有效地進行信號完整性分析。
1. 引言
傳統(tǒng)的“樣機-測試-改進-新樣機”式PCB 設計方法不僅耗時長、效率低、成本高，而且不能滿足產品快速更新?lián)Q代的需求，固有的設計理念在進行高速復雜電路設計時顯得捉襟見肘。而如果能夠采用軟件進行信號完整性（Signal Integrity，SI）仿真分析，不僅能夠直觀地觀測各類信號的性能指標，還能有效地縮短研發(fā)周期、提高產品設計的一次成功率。
廣義的信號完整性問題是指包括反射、串擾、時延、EMI、同步開關噪聲、地彈、軌道塌陷等在內的所有影響信號質量的因素及其表現(xiàn)。目前，信號完整性分析的主要集中在時域仿真分析方面，主要代表軟件有Cadence[3]
，HyperLynx等，但是時域仿真不能很好的評價電源地平面諧振、電源地阻抗等電源完整性問題，這時就需要引入頻域模型。
本文是在基于時域信號完整性仿真分析流程的基礎上，引入了信號線頻域S 參數(shù)模型，并給出了基于S 參數(shù)模型的信號完整性仿真驗證流程。采用了ANSYS 公司的兩款電磁仿真軟件SIwave 及Designer 進行信號完整性仿真分析，并通過矢量網絡分析儀（VNA）和高速示波器對相關仿真參數(shù)進行了測試驗證。
展開 振動仿真的校核、驗證與確認（V&V）技術專題分享會圓滿落幕！
“振動仿真的校核、驗證與確認（V&V）技術專題分享會”如期而至，本次研討會圍繞信威Sim&Ver仿真驗證工具應用和價值、結構動力學驗模解決方案展開了深入的交流與探討。
接下來，由小編帶您一起回顧本次活動的精彩內容。
分享會現(xiàn)場
主題分享
PART1
信威Sim&Ver仿真驗證工具應用和價值
在重大裝備與工程研發(fā)、建設、服役過程中的可靠性和安全性評估等方面，數(shù)值模擬正發(fā)揮著越來越重要的作用。然而，目前在工程界，復雜結構的數(shù)值模擬結果往往只能作為參考，很難直接基于數(shù)值模擬結果做出重大決策，決策仍主要依賴試驗或專家判斷。其原因在于，對目前的數(shù)值模擬預測結果的有效性，并沒有對其置信度進行有效的定性或定量評估。
安懷信虛擬樣機咨詢事業(yè)部技術總監(jiān)喻強介紹了仿真模型驗證和確認技術（V&V）的背景和內涵、工業(yè)軟件布局、以及主要技術服務。V&V（Verification&Validation）技術關注數(shù)字模型在軟件實現(xiàn)過程中的誤差識別與消除，通過對比計算模型的仿真輸出和實驗數(shù)據(jù)，量化模型的精度。將V&V技術融入仿真運行流程，能夠幫助用戶進行精度驗證，減少仿真建模的誤差。另外，還為來賓介紹了信威Sim&Ver仿真驗證工具的定義和功能，分享了若干經典案例，如設備艙熱仿真模型驗證、機電伺服控制系統(tǒng)數(shù)學模型驗證等等。
展開 基于AMESim的AUV推進系統(tǒng)建模和仿真驗證
從仿真結果曲線可知, AUV實際航速分別能夠達到2.0 kn和3.0 kn的設定值, 但受到推進電機功率限制, AUV實際能達到的最大航速為3.25 kn。快速性仿真驗證了AUV推進系統(tǒng)設計結果滿足最大航速3 kn的總體要求。
圖8 AUV運動速度曲線
3.2 AUV機槳匹配特性仿真驗證
設計工況下AUV機槳匹配特性是指其在設計阻力特性下航行的推進系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能。供電電壓48 V, 改變AUV的設定航速值Vs, 仿真得到其推進系統(tǒng)參數(shù)變化規(guī)律如表1所示。由表1可知, AUV在最大航速下推進電機軸功率為174.0 W, 主機功率利用率較好; 當AUV在設計工況下穩(wěn)定航行時, 螺旋槳進速系數(shù)為定值0.64, 螺旋槳效率為0.67, 螺旋槳工作狀態(tài)良好。表1的仿真數(shù)據(jù)驗證了AUV機槳匹配情況較好。
表1 AUV機槳匹配特性仿真結果
非設計工況下AUV機槳匹配特性是指分析其阻力特性發(fā)生變化時推進系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。實際工程中, AUV動力推進艙段一般不做改動, 但會根據(jù)作業(yè)任務需要調整有效載荷艙段長度, 或者外掛儀器甚至拖曳設備, 這都會導致阻力的增加, 從而打破系統(tǒng)原來的靜態(tài)匹配狀態(tài)。將AUV總阻力系數(shù)CT分別增加10%、30%和50%, 先設定航速Vs為2.0 kn, 記錄仿真結果如表2所示, 可見隨著阻力的增加, 螺旋槳轉速增高、進速系數(shù)減小, 螺旋槳效率降低。然后再設定航速Vs為3.25 kn, 記錄最大航速變化如表2所示, 可見AUV的最大航速隨阻力的增加而顯著減小。
展開 行業(yè)應用方案 | 面向無人駕駛感知系統(tǒng)的仿真驗證技術
Ansys為面向L3+的自動駕駛應用提供了一系列可擴展的面向高級自動駕駛功能設計、開發(fā)和測試驗證的工具和系統(tǒng)平臺，針對目前難度較大的感知系統(tǒng)仿真驗證，Ansys提供高精度的物理傳感器、三維環(huán)境與駕駛仿真能力，從而縮短自動駕駛的測試周期和巨大的路試花費。
行業(yè)應用方案 | 面向無人駕駛感知系統(tǒng)的仿真驗證技術
Ansys為面向L3+的自動駕駛應用提供了一系列可擴展的面向高級自動駕駛功能設計、開發(fā)和測試驗證的工具和系統(tǒng)平臺，針對目前難度較大的感知系統(tǒng)仿真驗證，Ansys提供高精度的物理傳感器、三維環(huán)境與駕駛仿真能力，從而縮短自動駕駛的測試周期和巨大的路試花費。
一文了解面向無人駕駛感知系統(tǒng)的仿真驗證技術
所以對于L3+的自動駕駛系統(tǒng)，其感知和控制決策就變的尤為重要，這更加需要極大關注感知系統(tǒng)的能力，對傳感器的布置、性能、感知算法等都需要進行充分的設計驗證。
但是，當前傳統(tǒng)的實車路試等測試手段已經難以在有限的時間內覆蓋自動駕駛汽車所有可能的運行場景，AI的應用又急劇擴大了對測試場景規(guī)模的要求，尤其是現(xiàn)實中偶有發(fā)生而又會對駕駛造成極大安全隱患的邊緣場景更加考驗自動駕駛系統(tǒng)的感知和決策控制。數(shù)字化的仿真正是目前解決自動駕駛測試技術場景覆蓋度這一難題的有效手段，通過快速便捷的場景和駕駛仿真技術，可以幫助用戶在短時間內實現(xiàn)大規(guī)模多場景的仿真測試驗證，從而讓仿真從真正意義上加速整體測試開發(fā)流程。
Ansys為面向L3+的自動駕駛應用提供的基于物理的傳感器與駕駛仿真技術，可以有效的構建一套高保真的自動駕駛仿真體系，包括面向功能安全和SOTIF的安全性分析平臺、傳感器部件設計與仿真工具、面向感知算法的魯棒性測試等，從而將仿真技術真正應用到自動駕駛汽車的測試驗證中。
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所以對于L3+的自動駕駛系統(tǒng)，其感知和控制決策就變的尤為重要，這更加需要極大關注感知系統(tǒng)的能力，對傳感器的布置、性能、感知算法等都需要進行充分的設計驗證。
但是當前傳統(tǒng)的實車路試等測試手段已經難以在有限的時間內覆蓋自動駕駛汽車所有可能的運行場景，AI的應用又急劇擴大了對測試場景規(guī)模的要求，尤其是現(xiàn)實中偶有發(fā)生而又會對駕駛造成極大安全隱患的邊緣場景更加考驗自動駕駛系統(tǒng)的感知和決策控制。數(shù)字化的仿真正是目前解決自動駕駛測試技術場景覆蓋度這一難題的有效手段，通過快速便捷的場景和駕駛仿真技術，可以幫助用戶在短時間內實現(xiàn)大規(guī)模多場景的仿真測試驗證，從而讓仿真從真正意義上加速整體測試開發(fā)流程。
Ansys解決方案
Ansys為面向L3+的自動駕駛應用提供的基于物理的傳感器與駕駛仿真技術可以有效的構建一套高保真的自動駕駛仿真體系，包括面向功能安全和SOTIF的安全性分析平臺、傳感器部件設計與仿真工具、面向感知算法的魯棒性測試等，從而將仿真技術真正應用到自動駕駛汽車的測試驗證中。
展開 ANSYS官方 | PCB電磁兼容設計規(guī)則檢查與仿真驗證
因此，SIwave專業(yè)PCB電磁兼容仿真工具從2019版開始增加了EMI Scanner。
EMI scanner功能包括：統(tǒng)一、并且可在不同設計團隊間重復使用的驗證手段，防止驗證過程變化或失控；適用于多團隊協(xié)作，同時可以對第三方代工設計交付，可進行品控，實現(xiàn)高效處理復雜的PCB設計；可以定制化EMC設計，用來收集和執(zhí)行企業(yè)自己的設計規(guī)則。
本次直播分享將會介紹PCB電磁干擾分析思路、SIwave軟件功能介紹以及新功能EMI Scanner的規(guī)則內容、仿真驗證規(guī)則檢查的準確性以及操作演示等。助力用戶更深一步認識板級的電磁兼容設計仿真。
報名方式
手機端請掃描二維碼報名
或者點擊報名：http://event.31huiyi.com/1728144044/index?c=jishulink
展開 ANSYS官方今晚直播 | PCB電磁兼容設計規(guī)則檢查與仿真驗證
此外，仿真一般針對關鍵電路或高速電路，忽略了其他layout的設計缺陷，這也可能帶來的整個產品的EMC性能隱患。因此，SIwave專業(yè)PCB電磁兼容仿真工具從2019版開始增加了EMI Scanner。
EMI scanner功能包括：統(tǒng)一、并且可在不同設計團隊間重復使用的驗證手段，防止驗證過程變化或失控；適用于多團隊協(xié)作，同時可以對第三方代工設計交付，可進行品控，實現(xiàn)高效處理復雜的PCB設計；可以定制化EMC設計，用來收集和執(zhí)行企業(yè)自己的設計規(guī)則。
本次直播分享將會介紹PCB電磁干擾分析思路、SIwave軟件功能介紹以及新功能EMI Scanner的規(guī)則內容、仿真驗證規(guī)則檢查的準確性以及操作演示等。助力用戶更深一步認識板級的電磁兼容設計仿真。
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展開 華大九天潛心力作，異構仿真助力設計驗證再加速
（華大九天產品路線規(guī)劃）
（本次華大九天發(fā)布三款新產品）
近年來，隨著工藝進入FinFet時代，AI、IoT、5G等設計迎來了爆發(fā)，但如何應對先進工藝和復雜設計帶來的設計挑戰(zhàn)，特別是因為先進工藝和低功耗設計帶來的巨大的設計驗證挑戰(zhàn)，這要求作為芯片設計支撐的EDA軟件必須從設計方法、核心算法和算力支撐等多方面進行創(chuàng)新。
隨著設計規(guī)模的不斷膨脹，加之先進工藝帶來的復雜效應，使得模擬電路的仿真驗證、特別是后仿真驗證，成為了制約模擬設計發(fā)展的主要瓶頸。就此設計難題，華大九天潛心研發(fā)，重磅發(fā)布了GPU-Turbo模擬電路異構仿真系統(tǒng)Empyrean ALPS- GT。
ALPS-GT是全球首款模擬電路異構仿真系統(tǒng)，在這個產品中融合了華大九天獨創(chuàng)的GPU-Turbo Smart Matrix Solver（SMS-GT）技術，可大幅度縮短后仿驗證時間，尤其是底層矩陣的仿真時間。
(模擬仿真算法對異構架構的適用性分析)
據(jù)華大九天副總經理董森華介紹，ALPS-GT異構仿真系統(tǒng)首個商用版本將于2018年底正式發(fā)布，第一代異構仿真系統(tǒng)將大規(guī)模電路后仿真性能提升5-10倍，第二個商用版本預計2019推出，后仿真性能可提升到10倍以上。同時，華大九天將會進一步拓展異構仿真技術的應用場景，開發(fā)更多基于異構仿真技術的產品。
將技術轉化為產品，再將產品轉化為商品，從來都不是一件容易的事。如何讓市場接受新的產品？
按照董森華的說法，面對算力要求的大幅度提升，模擬仿真需要探索出一條新路來滿足未來集成電路的發(fā)展，而異構仿真的出現(xiàn)是EDA行業(yè)為適應新的發(fā)展趨勢而做出的一次大膽探索。
展開 高速工業(yè)汽輪機臨界轉速的仿真計算及驗證
[12] 陳付平，許文輝，楊二旭.汽輪機轉子臨界轉速的仿真分析與驗證[J].汽輪機技術，2020,62(5):341-342,380.
[13] 王孝磊，朱峰，白文超.基于SolidWorks Motion的曲軸動平衡仿真[J].壓縮機技術，2018(5):55-57,61.
[14] 劉雄彪，李錄平，張世海，等.汽輪機轉子葉片模化與模態(tài)分析[J].汽輪機技術，2015,57(5):329-332.
[15] 徐立超.運用COSMOSWorks/SolidWorks進行快捷轉子動力學分析[J].防爆電機，2010,45(6):32-34,37.
[16] 顧晃.汽輪發(fā)電機組的振動與平衡[M].北京：水利電力出版社，1989:10.
文章來源：發(fā)電設備
展開 
高校自動駕駛研究新基建：“實測 - 仿真” 一體化數(shù)據(jù)采集與驗證平臺
（1）提供一鍵式自動標定流程
（2）基于PCA的運動方向智能估計
（3）投影和高度數(shù)據(jù)自動修正
（4）質量可量化的標定評估體系
三、方案成效
通過本項目的實施，該平臺成功構建了一個面向高校的標準化智能駕駛實訓與科研驗證基礎設施。，客戶在科研與教學層面獲得了顯著收益：
1、科研效率提升
獲取高精度時間同步的多傳感器原始數(shù)據(jù)
支持低延時在線監(jiān)測，減少無效采集與重復外場測試
2、測試成本與風險顯著降低
危險與長尾工況可通過數(shù)字孿生方式反復驗證
顯著減少高風險實車測試帶來的安全與合規(guī)壓力
3、教學資源標準化與復用
“實測—仿真”雙向聯(lián)動平臺可直接用于課程教學
支撐多屆學生、多個課題組共享同一驗證體系
客戶評價：康謀并沒有給我們一套“黑盒式”系統(tǒng)，而是和我們一起把數(shù)據(jù)采集、時間同步和仿真驗證的關鍵問題拆解清楚。這套平臺既能直接用于科研項目，也非常適合教學使用，為我們后續(xù)的算法研究和課程建設提供了長期價值。
展開 渦旋壓縮機轉軸系統(tǒng)動平衡設計與仿真驗證
圖7 平衡鐵Ⅰ質心速度
圖8 平衡鐵Ⅱ質心速度
各參數(shù)計算出平衡鐵Ⅰ的離心力仿真結果 F1s =26 016 N；由圖 8 獲得平衡鐵Ⅱ質心速度幅值 v2=25.46 m/s，同樣的方法，計算出平衡鐵 Ⅱ的離心力仿真結果 Fs2=15 557 N。由上可知：F1s >Fs2，可見，在對轉軸系統(tǒng)進行動平衡配重設計時，基面Ⅰ位置平衡鐵抵消的分解力顯然更
大。
3.3 誤差分析
根據(jù)動平衡理論，將設計參數(shù) m1，m2，r，ω， L，L1 及 L2 分別代入式（3）和（4），計算出平衡 鐵Ⅰ和Ⅱ的離心慣性力設計值：F1=25 914 N，F(xiàn)2= 15 548 N。為了驗證動平衡設計的準確性，對離心力設計值 F1 和仿真值 F1s 進行誤差分析。按照式（8）計算出平衡鐵Ⅰ的設計誤差 Δ1=0.39%，同樣的方法計算出平衡鐵Ⅱ的設計誤差 Δ2=0.06%。誤差產生的原因，主要是由于建模和仿真過程未考慮零部件的柔性形變，這也是 ADAMS/View 多剛體動力學仿真的局限所在。
分析誤差計算結果可知，動平衡理論設計值與動力學仿真值之間的誤差（Δ1、Δ2）非常之小，誤差范圍僅在 0.06%~0.39% 之間。根據(jù)工程設計規(guī)范和經驗，機械設計誤差在實際當中是難以避免的，而這種極小誤差是符合機械精度設計要求的。通過誤差分析，驗證了渦旋壓縮機轉軸系統(tǒng)設計的正確性，說明動平衡理論計算結果準確、設計方案合理可行。
4 結語
工程設計經驗和生產實踐表明，高速轉子結構必須具備良好的動平衡性能。
展開 仿真中的“體力活”：網格驗證能不能自動化？
但你很難一次就判斷準，這便引出了仿真流程中最為繁瑣的一環(huán)：網格無關性驗證。
所謂網格無關性驗證，是指通過對比不同疏密的網格計算出的結果，證明當網格細到一定程度后，計算結果不再發(fā)生顯著變化。只有通過了這一驗證，仿真才具有說服力，證明結果反映的是物理規(guī)律而非數(shù)值誤差。
驗證過程無聊枯燥且耗時
首先畫一套較粗的網格，做計算。
在流場變化劇烈的區(qū)域局部加密，生成第二套網格，再計算。
對比關鍵指標（如升力、阻力、壓降）。
如果差異較大，繼續(xù)加密，生成第三套、第四套...第N套網格。
對仿真工程師來說，這意味著頻繁修改全局網格參數(shù)、手動圈定局部加密區(qū)。這種重復勞動占據(jù)了大量工時，雖然是必須，但你寫周報時，如果寫“本周花3天時間做網格無關性驗證”，還是不免會緊張。
更讓人難受的是：一套網格通常只適用于一個特定的工況。
你做汽車風阻模擬，當車速從60km/h提升到120km/h，尾跡區(qū)會變化。原本精心調整的網格，可能在新的工況下完全錯位。
你算液冷，如果更換了流質，例如從水換成乙二醇，由于雷諾數(shù)的變化，邊界層的厚度也會隨之改變。這意味著要重新走一遍網格無關性驗證流程。
有沒有辦法讓算法自己尋找需要加密的地方？天洑AICFD的AI網格正是為了解決這一痛點。
在AI網格流程下，你只需要提供一套基礎的、覆蓋幾何形狀的粗網格。算法在計算過程中會實時監(jiān)控物理場的變化，自動計算物理量梯度，自動加密大梯度區(qū)域。
AI網格確保了網格分布始終與物理現(xiàn)象同步，即便換了工況、換了流速，也能自動追蹤新的高梯度區(qū)域并適配，無需人工干預。
回到標題，CFD模擬能不能不做網格無關性驗證？
當前階段，重復性、迭代性的工作非做不可，但人不必動手，交給算法就好。
展開 仿真結果可信嗎？V&V驗證與確認全鏈路技術解析及高性能計算配置指南
導讀： 豐田、通用用V&V技術替代了80%以上的真實碰撞試驗；NASA Ares-IX火箭憑借完整的仿真驗證流程，以過去型號1/3的資金完成發(fā)射。在CAE行業(yè)，一個殘酷的現(xiàn)實是：沒有經過驗證的仿真模型，沒有任何價值。本文系統(tǒng)拆解仿真驗證與確認（Verification & Validation）的核心算法、計算特征、工具鏈，并給出支撐V&V全流程的高性能工作站配置方案。
一、V&V：仿真可信度的唯一通行證
V&V包含兩個本質不同的過程：
Verification（驗證）：確保仿真"正確計算"——數(shù)學方程是否被正確求解？代碼有無Bug？網格夠不夠細？
Validation（確認）：確保仿真"計算正確的東西"——數(shù)值結果與真實物理世界是否一致？
打個比方：Verification 是檢查計算器本身會不會算錯加減乘除；Validation 則是驗證你按的公式是不是真正反映了物理現(xiàn)象。前者是數(shù)學問題，后者是物理問題。
在工程實踐中，V&V不是"附加項"，而是"基石"。CATPILLAR、GE等制造企業(yè)的仿真部門，用于V&V驗證的工作量約占總工作時間的 60%，而實際仿真求解僅占 20-30%。
二、V&V 涉及的核心計算與算法
1. 代碼驗證（Code Verification）
在把模型交給物理試驗之前，首先要證明軟件本身是對的。
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