聽力模擬技術的案例
聽力設備基于模擬的設計
聽力損失的情況并不少見：約3600 萬，即17% 美國成人報告有一定程度上的聽力損失。中度到中度的聽力損失可以利用助聽器進行處理。但是，傳統的助聽器對于超過一定級別的聽力損失卻無法提供解決方案。在這種情況下，如骨傳導植入物或者人工耳蝸這類型的聽力植入物也許不失為一個好方案。
總部位于澳大利亞的科利耳公司，占據了這類型植入物市場的四分之三份額，多年來為分布于超過100 個國家的250,000 人服務。該公司目前正致力于為客戶提供更多的解決方案。在2012 年，該公司收入的15%投資于研究開發，而它的年銷售額達到約7.8 億澳元（2012 年）。
“最近的一個發展是全新的聽覺植入物， 稱為Codacs ?的直接聲學人工耳蝸植入物（Direct Acoustic Cochlear Implant，簡稱DACI），”比利時科利耳技術中心（CTCB）的CAE 工程師Patrak Kennes 報告。“它可以直接為耳蝸提供機械模擬。最初的概念是與Helbling Technik AG 公司合作開發的，且我們透過使用COMSOL Multiphysics 軟件對這個生產就緒的設計做了進一步的闡述。當我們向患有嚴重或深度混合性聽力損失的人提供一個新的解決方案的時候，這個設備填補了傳統助聽器較弱的空隙。該裝置目前在臨床試驗中，這個可行性研究的結果也是令人鼓舞的， 而且還確定了一個商業產品的設計方向和可行性。”
無線植入式驅動器
“這個Codacs 系統，”Kennes 解釋說，“是由BTE（behind the ear，耳后）的裝置啟動的。這個BTE 裝置具有與外耳相似的機能：拾音。這個裝置包含了電池，兩個專為定向聽力設置的麥克風以及一些數字信號處理電路。信號會通過無線鏈路發送到植入在外耳道后面的耳甲腔的驅動器（見圖一）。
展開 我們真的需要新的聽力模擬標準嗎？
造成這種情況的原因有很多，其中包括實現類似于人的貼合性的挑戰，而且我們一直以來使用的聽力模擬器，是基于40年前的標準，不能在整個音頻波段上模擬人類的聽力。
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聽力模擬器的定義及標準
聽力模擬器
是一種將被測耳機連接到麥克風、使耳機上的工作負載與作用在真實耳朵上的負載相同的設備。此外，耳模擬器應該能保證麥克風所拾取的信號是頻率的函數，與鼓膜處耳道中的聲壓相同。
行業中使用的大多數耳模擬器均基于IEC 60318-4國際標準。因為該標準以前被稱為IEC 711，所以通常將其簡稱為711模擬器。
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造成這種情況的原因有很多，其中包括實現類似于人的貼合性的挑戰，而且我們一直以來使用的聽力模擬器，是基于40年前的標準，不能在整個音頻波段上模擬人類的聽力。
聽力模擬器的定義及標準
聽力模擬器是一種將被測耳機連接到麥克風、使耳機上的工作負載與作用在真實耳朵上的負載相同的設備。此外，耳模擬器應該能保證麥克風所拾取的信號是頻率的函數，與鼓膜處耳道中的聲壓相同。
行業中使用的大多數耳模擬器均基于IEC 60318-4國際標準。因為該標準以前被稱為IEC 711，所以通常將其簡稱為711模擬器。
711耳模擬器標準的范圍及限制
711耳模擬器標準，自1981年以來已使用了近40年，已經根深蒂固，但是711標準存在一些關鍵性限制。盡管它們通常用于測量20Hz至20kHz（被認為是人類聽力范圍）的耳機，但711模擬器被限定只用于模擬100Hz至10kHz的人類聽力范圍。在100Hz以下和10kHz以上，您可以將711模擬器用作聲耦合器，但它不能模擬這些范圍內的人類響應。
這個范圍雖然有限，但也大大超過40年前的水平，當時這類測試和測量的重點通常是助聽器和電信設備。但是數十年來的高分辨率設備通常覆蓋并且經常超出人類的聽力范圍。因此，要全面了解當今分辨率更高、水平更先進的設備，我們需要能夠在整個可聽范圍內對人類聽力進行建模。
711局限性的部分原因是，它對要模仿的人體解剖學部分做了簡化。最新的711模擬器內部直觀地表示耳道麥克風的長度以及精心設計的2分支結構，側面有精確的空腔，還有模仿人的鼓膜能量損失的狹縫，盡管如此，但相對于它模仿的人體解剖結構，711仍然簡化了不少。
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作為公司三個事業部之一 —— AVL先進模擬技術事業部（AST）致力于動力總成及整車CAE分析軟件的開發和應用，遵循現代軟件的專業開發流程。通過研發、測試和客戶聯合研究，反復認證所有軟件，從而使軟件無論是計算效率還是仿真精度都成為行業標桿，是產品性能評估、改進優化以及正向設計等工程項目中最為重要的工具之一。
AST部門與客戶建立了密切的合作關系，眾多國內用戶廣泛地分布在汽車、摩托車、船舶、風機、家電、零部件企業及科研院所等各個領域。AST部門不斷地推介客戶所需的軟件功能及應用解決方案。高度專業化的國內一流技術支持工程師團隊一直在致力于客戶工程師的培養，協助客戶建立產品開發流程中的CAE平臺，并參與應用咨詢項目和與國外專家的技術交流，以確保國內用戶通過應用AVL軟件為公司創造價值。
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專家解答 | GMS地下水數值模擬、地面沉降數值模擬實踐技術應用與案例分析
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展開 技術分享︱基于SAMR網格自適應與AI智能求解技術的高保真流場模擬
整體測試結果表明，HSF-SAMR在超大規模并行場景下仍能保持高效計算能力，為高保真復雜流場模擬提供了有力支撐。</span></p><p><br></p><p> 將HSF-SAMR 應用于“風神NF3”，NF-3風洞網格加密層級7，總網格數達到30.3億。在翼型吹風測試中，實現了對測試對象的網格自適應，以及全風洞流場的模擬。
DEFORM旋鍛模擬技術與應用案例
而有限元模擬時，每一次鍛打就是一次模擬計算，幾千次的鍛打和工件位置不斷調整的前處理設置占用工藝仿真人員大量的時間，因此需要一個專業的旋鍛向導模塊。
旋轉工藝產品
Swaging旋鍛向導設置流程
DEFORM軟件作為專業的全工藝仿真軟件，對于所有典型工藝都開發有向導模塊，設置流程化，與工藝貼合度高，工藝人員能夠很快上手，完成工藝仿真。Swaging旋鍛工藝模擬向導模塊推出已有十余年，經過行業內的廣泛使用與反饋，如今功能細節上也更加完善。主要特點及設置改進如下：
1、旋轉對稱模型
旋鍛鍛打次數多，需要有限元計算時間也較長，而大部分旋鍛類工件的幾何和變形行為屬于旋轉對稱，在保證計算精度的前提下，用戶可以選取四分之一的旋轉對稱模型，這樣計算時間也只有原來的十分之一。同時，SFTC也根據用戶的反饋，對旋轉對稱模型的算法優化，使計算精度和完整模型相差無幾。
變量旋轉對稱分布
2、道次之間再加熱模擬模擬
熱旋鍛工藝中，由于生產持續時間較長，工件壁厚薄，溫度降低較快，在加工一段時間后，需要重新加熱。為了方便用戶一次向導完成整個工藝，軟件根據工件溫度變化自適應再加熱，該功能考慮各類用戶的不同需求，對再加熱過程可模擬計算也可直接重置工件溫度。
啟用再加熱設置
道次之間的再加熱選擇
3、工序流程表與預覽
旋鍛工藝每次鍛打完成后，工件或模具位置都要發生變化，通過列表的形式，用戶可一次輸入所有的咬合動作，包括了每道次的咬合次數（根據長度還可自動計算）、旋轉角度、停止條件等等。
展開 金屬增材制造數值模擬技術發展
金屬增材制造是增材制造技術中發展最為迅速的分支，現已廣泛運用于航空航天、能源動力等領域，發展相關的數值模擬技術對深入理解其復雜物理過程與優化工藝參數具有重要的學術及工程意義。
與傳統減材制造（切削、磨削等）和等材制造（鑄造、鍛壓等）的材料加工方式不同，金屬增材制造依據三維計算機輔助設計（CAD）數據，通過光源或高能熱源等將離散材料（粉材、絲材等）逐層累積制造實體構件，是一種自下而上疊加材料成形的“自由制造”過程，有望成為實現航空發動機等高端工業裝備結構跨代提升的一條關鍵技術途徑。
金屬增材制造仿真概述
根據材料進給方式，金屬增材制造技術主要可分為粉末床熔融（PBF）和定向能量沉積（DED）兩大類，前者包括激光選區熔融技術和電子束選區熔融技術等，后者包括激光送粉增材制造技術、電子束送絲增材制造技術和電弧送絲增材制造技術等（見圖1）。然而，現階段金屬增材制造技術在構件成形精度和力學性能等方面仍存在不足,成為制約其廣泛工業化應用的瓶頸。主要原因在于金屬增材制造涉及到材料受熱熔化、熔池流動凝固、微觀組織形成和內應力/應變演化等，是一個十分復雜的多尺度多物理場耦合過程，冶金缺陷形成機理、微觀組織演化規律、零件翹曲變形與開裂預測、表面質量和成形尺寸精度控制等基礎問題尚未得到完全突破。單純依靠試驗測試技術開展增材制造過程中的微觀尺度觀測，存在著穩定性/可重復性差、分辨率/可觀測區域受限等不足，同時由于工藝所涉及參數量巨大，使得“試錯法”探究最優工藝參數窗口存在效率低、周期長和代價高昂等缺點。
近年來，數值模擬技術的發展為金屬增材制造復雜物理過程的深入理解和工藝條件優化提供了有力工具。
展開 BERTopic(V0.9.0)主題模擬技術
1 引言
BERTopic(最新版本0.9.0，8/7/2021)是一種主題建模技術(BERTopic performs topic Modeling with state-of-the-art transformer models)，它利用Transformers和c-TF-IDF來創建密集的集群(clusters)，使主題易于解釋，同時在主題描述中保留重要的詞匯。它甚至支持與LDAvis類似的可視化。
主題模擬的藝術(The Art of Topic Modeling)---以Step-Path Failure為例
GeotechSet數據集主題模擬(Topic Modeling)
LDA Topic Modeling(主題建模): 以Rocscience 2021用戶會議為例
2 安裝BERTopic
由于BERTopic依賴大量的庫，為了避免發生沖突，建立了虛擬環境bertpoic, 使用默認安裝方式: pip install bertopic; BERTopic也支持Flair嵌入，包括gensim,spacy, 同時需要安裝Tensorflow, 使用pip install bertopic[all]命令可以安裝全部的后臺庫，不過，因為Tensorflow(大約425M)的下載速度太慢，所以目前沒有全部安裝。在默認的安裝狀態下，主要依賴的庫：transformers(V4.9.2), torch(V1.9.0), sentence-transformers(2.0.0).
3 BERTopic的算法
總的來說，BERTopic使用了三個步驟:
(1) 嵌入文檔(Embed documents)
用BERT或任何其他嵌入技術提取文檔嵌入。
展開 “離散元數值模擬仿真技術與應用”系列專題
包括巷道錨桿支護模擬、初始地應力場反演技術、地面注漿/水力壓裂模擬、地下空間開挖巖層運移分析、隧道掘進圍巖力學響應分析、邊坡開挖安全性分析等超多3DEC實例分析。PFC中包含了常規/真三軸剪切試驗、不排水/循環三軸剪切模擬、離散元模擬與彈塑性本構模型等多個土體單元試驗模擬案例和活動門試驗、盾構隧道掌子面穩定性、節理巖體中的硐室開挖穩定性、二維殼結構單元耦合、孔隙介質中Darcy流模擬等多個實例。案例貫穿整個課程一步步帶領大家操作，對于學員自己關心工程問題實踐具有重大意義。
展開 DEFORM感應淬火模擬仿真技術及新功能
DEFORM軟件可以采用有限元（FEM）、邊界元和有限元耦合（BEM/FEM）等兩種方法模擬感應淬火工藝過程，如下圖所示：
有限元法（FEM）
邊界元和有限元耦合（BEM/FEM）
有限元（FEM）、邊界元和有限元耦合（BEM/FEM）兩種算法均可用于2D 軸對稱模型和3D ，兩種算法特點如下：
? FEM 模型
-需要建立空氣網格和接觸
-很難用于掃描感應加熱
? FEM/BEM 耦合模型
-不需建立空氣網格；空氣網格被BEM方法取代
-可以用于掃描感應加熱
-Heating Window, Iterative solver可以加快計算速度
Deform新版本新增了Iterative solver和Heating Window技術，可以加快計算速度。新Iterative solver是基于新的數學庫文件而開發，可以加快計算速度和減少內存的使用，如下圖所示：
由上圖可知，新Iterative solver可以大大提高計算效率，加速比最大為19.1。
Deform新版本新增的Heating Window技術主要是在不降低計算精度的情況下，減少計算域，提高計算速度。應用案例如下：
由上圖可知，針對于同一算例使用Heating Window技術后，計算時間由原來的6小時縮短到41分鐘。
展開 
利用CFD技術對數據中心機房進行模擬
用計算流體力學技術，對數據中心系統進行建模，并對求解域進行網格化，然后求解質量守恒、動量守恒和能量守恒三大基本方程的數值形式、利用合理的時間格式，計算出穩態或瞬態數據中心內的溫度場和速度場。而且數據中心的的相關CFD數值計算方法一般不涉及多相流、大渦旋、高速流等一些CFD領域的難點問題，求解算法已比較成熟，且能達到較高的準確度。通過CFD技術預測不同負荷下空調系統的制冷性能和回風溫度，具有比傳統假負載測試更方便、更快速的優點。
這里采用的是6sigmaDC軟件對某個數據中心進行建模和計算。6SigmaDC是一款專用于數據中心領域的CFD仿真工具，還可以用于對電子元器件的熱仿真分析。6SigmaDC提供了大量數據中心專有模塊，幫助用戶快速建模，例如：PDU（分布式供配電單元）、UDF（不間斷供電系統）、精密空調單元、機柜等。此外，6SigmaDC的PAC study功能也方便用戶對不同工況案例進行控制變量后的不同結果對比研究。
根據項目數據中心實際規模，數據中心規模為1131㎡，高3.44m，架空地板的高度為0.64m，采用下出風空調，架空地板下面的空間相當于靜壓箱的作用。所有出風口的尺寸均為常規的600mm×600mm。共有機柜336個，分12列布置，每列28個機柜，以形成6個冷通道。項目為2U-4kW服務器機架，為北京東南及燕郊周邊提供服務器場地租賃服務和相應的維護、以及必要的運行溫度、濕度。機柜出風溫度需要限制在36℃以下，采用常規下送風方式。精密空調風機轉速通過數據中心的回風溫度傳感器進行控制。數據中心內南北兩側分列兩列精密空調，每列6臺，每臺額定制冷量120kW。模型平面圖如下圖所示。
圖2.
展開 模擬電子技術超強知識點總結！
模電專題相關圖書，長按識別二維碼
1.運算放大器
2.二極管及其基本電路
3.場效應晶體管及其放大電路
4.雙極結型晶體管及其放大電路
5.頻率響應
6.模擬集成電路
7.反饋放大電路
8.功率放大電路
9.信號處理與信號產生電路
10.直流穩壓電源
END
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新能源電力系統生產模擬關鍵技術及應用
新能源電力系統生產模擬關鍵技術及應用
(中國電力科學研究院新能源研究中心)
1
研究背景
在“雙碳”目標和新型電力系統建設背景下，預計到2030年，我國新能源裝機容量將超過12億千瓦。新能源“大裝機、小出力”的特點給電力系統的電力電量平衡帶來巨大挑戰，電力系統面臨“保供電”和“保消納”雙重壓力。年/月中長期電力電量平衡量化分析是電力系統規劃和優化運行的基礎，對電力保供和新能源消納至關重要。
新能源電力系統生產模擬是科學量化分析電力電量平衡的有效方法。它通過建立“源-網-荷-儲”運行模擬模型，開展長時間尺度時序運行仿真，優化各類電源開機及發電、線路交換功率等，是合理安排新能源發展規模、布局和時序，優化電力系統運行方式的重要手段。傳統的電力系統生產模擬未考慮新能源出力的隨機波動特性和電力系統運行的時序性，難以準確模擬新能源電力系統的運行，亟需開展新能源電力系統年/月時序生產模擬技術攻關。
依托國家和國家電網公司科技項目，國家科技重點領域創新團隊“新能源發電調度運行技術創新團隊”歷時10年，采用“基礎研究、技術攻關、系統研發、應用推廣”的技術路線，研發了新能源電力系統生產模擬軟件（REPS）和國-網-省新能源消納能力協同計算平臺，實現了新能源電力系統中長期電力電量平衡量化分析，為我國新能源相關政策的制定和實施提供了重要依據。
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論文所解決的問題及意義
（1）新能源中長期電量預測與時間序列建模
開展新能源電力系統生產模擬需要預測新能源中長期電量，并構建符合新能源運行特性的出力時間序列。
展開 新的過盈配合模擬技術及應用舉例
應用舉例
彈簧鋼片接觸變形模擬
彈簧鋼片（桔色）初始幾何狀態如圖1所示，其左側尾部將插入半圓與條形塊之間，右側彎鉤卡入圓體后隨圓體向上拉伸變形6mm。該案例模擬其過盈變形的過程。
圖1. 初始幾何狀態
接觸關系
如圖2所示共建立三對接觸對，彈簧鋼片底部與條形塊上部建立摩擦約束，彈簧鋼片左側上部與半圓圓周線建立摩擦約束，彈簧鋼片右側彎鉤與圓體上半圓周線建立摩擦約束。
圖2.
