标签: 仿真

0.13 μm 全耗尽绝缘体上硅晶体管单粒子效应仿真研究-《电子与封装》

EPjournal 2019-9-25 15:50

花正勇， 马艺珂， 殷亚楠， 周昕杰， 陈瑶， 姚进， 周晓彬 中国电子科技集团公司第五十八研究所 【来 源】 《电子与封装》 2019年第8期 p36-38，43页 【关 键 词】 fd-soi 仿真 辐射 单粒子 let 偏置 【摘 要】 利用计算机辅助设计silvaco tcad仿真工具,研究了0.13μm全耗尽绝缘体上硅(fd-soi)晶体管单粒子瞬态效应,分析了不同线性能量转移(let)、单粒子入射位置和工作偏置状态对单粒子瞬态的影响。结果表明,let值的增加会影响沟道电流宽度,加大单粒子瞬态峰值及脉冲宽度。受入射位置的影响,由于栅极中央收集的电荷最多,fd-soi器件的栅极中央附近区域单粒子瞬态效应最敏感。单粒子瞬态与器件工作偏置状态有很强的相关性,器件处于不同工作偏置状态下,关态偏置受单粒子效应影响最大,开态偏置具有最小的瞬态电流峰值和脉宽。 【中文引用格式】花正勇，马艺珂，殷亚楠，等.0.13 μm 全耗尽绝缘体上硅晶体管单粒子效应仿真研究 .电子与封装，2019，19（8）：36-38，43. 【英文引用格式】hua zhengyong,ma yike,yin yanan,et al.simulation study on see of 0.13 μm fd-soi transistors .electronicspackaging,2019,19(8)：36-38,43. 点击阅读全文

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基于Plant Simulation工业生产线的仿真及优化

bshen 2019-9-2 18:33

硕士学位毕业论文 硕士研究生：王东东 指导教师：沈斌 教授 答辩时间：2015.06 基于Plant Simulation工业生产线的仿真及优化（第三稿）.pdf

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电动巴士三档自动变速器液压系统的设计与仿真

bshen 2019-8-26 09:54

硕士学位毕业论文 硕士研究生： 贾振铎 指导教师：沈斌 教授 答辩时间：2014.06 摘要 电动汽车作为新能源汽车，因其采用清洁能源、无尾气排放、低噪音、电动机效率高、结构简单等特点已成为各汽车厂商重点研发的对象，电动巴士是新型环保的交通工具，对缓解城市环境压力具有重要意义。由于电动汽车驱动与传动原理均不同于传统汽车，因此其自动变速器的设计要适应电动汽车自身的特点进行，液压系统是自动变速器的控制中枢，它可控制自动变速器换档，并为自动变速器的传动系统提供冷却润滑油液。本文为电动巴士的三档自动变速器设计一套液压系统，并对该液压系统进行整体三维建模，然后利用多学科 CAE 仿真软件 ITI SimulationX 对液压系统进行动态特性仿真。论文研究的主要内容如下： 1 ．阐述论文研究背景及意义，分析国内外自动变速器液压系统发展与研究现状。 2 ． 根据 电动汽车自动变速器的设计要求，在分析电动汽车三档自动变速器工作原理的基础上，通过动力分析和运动分析，确定了液压系统主要参数，绘制了液压系统工作原理图，完成了液压系统功能原理设计和结构设计。 3 ．设计了液压系统各功能部件。选择液压泵的类型为摆线泵，根据液压系统油液流量、压力等参数，对摆线泵进行了结构设计，应用 KISSsoft 软件对摆线泵主轴进行强度校核。利用 计算软件 MathCAD 建立限压阀、安全阀和润滑系统节流孔的数学模型，设计并优化了以上元件和结构的几何参数。 设计液压控制阀块，合理布置集成于阀块上的元件。设计阀块、自动变速器箱体及自动变速器前后端盖上的油路。 结合液压系统设计要求与实际需要，选择液压系统的电磁阀、 骨架油封、 O 型圈、传感器等元件。利用 KISSsoft 软件设计计算液压系统所有螺栓、螺钉。在完成液压系统设计方案的基础上，应用 3D 建模软件 Creo Parametric 2.0 对液压系统进行整体三维建模。 4 ．利用仿真软件 ITI SimulationX 建立了三档自动变速器液压系统仿真模型，在油温为 30 0 C、6 0 0 C、9 0 0 C和12 0 0 C 时，对液压系统油液压力、流量等参数进行动态特性仿真，通过对仿真结果的分析，验证了液压系统设计方案的可行性，并对具体设计进行了改进。 关键词： 自动变速器，液压系统，设计，仿真， SimulationX ABSTRACT Electric autos are new energy autos. Because of clean energy, no exhaust emissions, low noise, high efficiency motors, simple structure and other characteristics, they have become the focus of research and design of the automotive manufacturers. Electric buses are an environmentally friendly way of transport. They are a paragon of alleviating the pressure on the urban environment. Because the driving principle of electric autos differs from conventional autos, the automatic transmission of an electric auto is designed to adapt to the characteristics of electric autos themselves. The hydraulic system is the control center of an automatic transmission. It is able to control the shift of an automatic transmission and provide lubricating fluid to cool and lubricate the drive system of an automatic transmission. A hydraulic system for a 3-gear automatic transmission of an electric bus has been designed and was built into 3D models by using the software Creo Parametric 2.0. Based on the multi domain CAE simulation software ITI SimulatonX, the hydraulic system of the automatic transmission was modeled and simulated. The main contents of the research of this thesis are as follows: 1. The technical characteristics and development trend of electric autos and automatic transmissions have been analyzed, the significance of the development of an automatic transmission has been explained. The above mentioned studies laid the foundation for the later research. 2. The design requirements of automatic transmissions have been clarified. The schematic diagram for the working principle of the hydraulic system was designed based on the analysis of the working principle of the 3-gear automatic transmission of the electric bus. The main parameters of the hydraulic system have been determined, the function and structure design of the hydraulic system have been accomplished. 3. The components of the hydraulic system has been designed. Gerotor pump has been selected as the model of the hydraulic pump. It has been designed according to the flow and pressure of the fluid and other parameters of the hydraulic system. The intensity of the principal axis of the pump was then assessed by using the software KISSsoft. The key parameters of the relief valve, the safety valve and the orifices of the lubrication system are calculated and optimized based on the calculation software MathCAD. The hydraulic control valve block of the hydraulic system has been designed with a reasonable arrangement of the elements, which were integrated into the valve block. The oilway of the hydraulic control valve block, the transmission case, the front and rear cover of the transmission have been designed. Three solenoid valves, an oil seal, an O-ring, two temperature sensors and two pressure sensors were designed according to the combination of the design requirements for the hydraulic system and the actual needs. All the bolts and screws in the hydraulic system were calculated and designed by using the software KISSsoft. The hydraulic system was built into 3D models by using the software Creo Parametric 2.0 on the basis of the overall design of the hydraulic system. 4. The simulation model of the hydraulic system was built based on the simulation software ITI SimulatonX and was simulated in an oil temperature of 30 0 C、6 0 0 C、9 0 0 C和12 0 0 C . The dynamic flow and pressure of the fluid and other parameters for the hydraulic system, have been analyzed based on the results of the simulation. According to the above analysis, the design of the hydraulic system was optimized and its feasibility was verified. Key words: automatic transmission, hydraulic system, design, simulation, SimulationX

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动力学仿真在电动助动力转向系统开发中的应用研究

bshen 2019-8-25 11:26

硕士学位毕业论文 硕士研究生： 任莎莎 指导教师：沈斌 教授 答辩时间：2012.06 摘要 随着汽车工业的发展，汽车市场竞争日趋激烈，各大汽车生产厂为了争取更 多的客户、更大的市场，都围绕改善汽车驾驶的舒适性、节能、环保等方向进行不懈的研究。 汽车电动助力转向 (EPS) 系统是近年来发展起来的一种新型动力转向系统，具有节能、质量轻、安全、环保等一系列优点，正逐步取代传统的液压助力转向系统，成为动力转向系统发展的一个主流趋势，EPS不仅能够改善汽车驾驶舒适性、节能、环保，同时对降低生产和维护成本、缩短开发周期、减少开发成本等多个方面都大有裨益。因此，发展 EPS 成为当今汽车生产商、零部件开发商以及科研机构的研究热点。并且随着计算机技术的迅速发展，多体动力学软件 MSC.ADAMS 的开发，为EPS系统的研究提供了更为方便有效的平台。 本研究着重进行了以下几项工作： 首先， 详细分析了EPS的系统结构和工作原理及其主要的组成部件，并分析了EPS转向系统在工作过程中的受力情况 , 建立了 EPS 转向系统的动力学方程。 其次，对EPS的关键技术助力特性进行了详细的分析和研究，给出了直线型，折线型和曲线型三种助力特性的数学方程，并分析了三种助力特性的优劣。其后根据曲线型助力特性的数学模型和助力特点，提出了基于 BP 神经网络优化算法计算任意车速下方向盘转矩与电机助力转矩的非线性关系的方法。对基于 BP 神经网络优化算法的EPS系统控制策略和算法进行了深入研究 , 通过分析车辆和驾驶员对转向控制的要求和特点 , 获得了汽车车速和方向盘扭矩二输入下的EPS的助力特性 。 其后， 基于车辆动力学的建模方法 , 利用 MSC.ADAMS/CAR 软件 建立了 EPS 转向系统仿真模型 , 以及用于整车动力学分析的整车模型 。 最后，基于 ADAMS 的 整车模型，进行 典型工况下的整车仿真分析 ，通过对有无 EPS 的横摆角速度和侧向加速度等参数的对比 说明了 EPS 系统对提高汽车操纵稳定性方面有一定的积极作用。 关键词 ： 电动助力转向，助力特性， ADAMS ，仿真 ABSTRACT With the development of the automotive industry, the competition is fiercely in the auto market. In order to get more customers and bigger market, all the vehicle companies are doing their best to improve comfortable of driving, energy saving, environmental protection etc. and direction of unremitting study. Electric power steering system (EPS) is a new power steering system developed in recent years. With a number of advantages of energy saving, light weight, safety, environmental protection etc., EPS is gradually replacing the traditional hydraulic power steering and has become a major trend in the development of the power steering system. EPS is not only to improve comfortable of driving, decrease consume energy, prevent the pollution of the environment, but also can reduce production and maintenance costs, shorten the development cycles, reduce development costs and other aspects of a great benefits. Therefore, the development of EPS becomes one of the hottest topics what automobile manufacturers, parts developers and research institutions focus on. With the rapid development of computer technology, the multi-body dynamics software of MSC.ADAMS provides a more convenient and effective platform for the study of EPS. This research focuses on the following aspects: First of all, a detailed analysis of systematic constructer, the working principle and great compenent, and force analysis of EPS steering system in the course of its work, set up EPS steering system dynamics equation. Secondly, a detailed analysis and research of power assist characteristic, which is is the key technology of EPS, gave three mathematical equations for a straight line, polyline type and curve type of power assist characteristics, and analyzed the advantages and disadvantages of the three power characteristics. Subsequently, according to curve type of mathematical models and assist characteristics, based on BP neural network, brought forward to calculate the nonlinear relationship between the steering wheel torque and motor power assist torque at any the speed of vehicle. EPS system control strategy and algorithm optimization algorithm based on BP neural network has conducted in-depth research, according to analysis of steering control requirements and characteristics of vehicle and driver, obtained the power assist characteristic of EPS under the two input of the vehicle speed and steering wheel torque. Secondly, based on vehicle dynamics modeling method, using the software of MSC.ADAMS/CAR, established the EPS system model, and the vehicle model for dynamic simulation analysis. Finally, based on ADAMS vehicle model, have done the vehicle dynamic simulation analysis under the typical conditions. Compared with the yaw rate and lateral acceleration parameters of vehicle between no EPS and with EPS systems illustrate that EPS have some active role to improve vehicle handling and stability. Key words : Electric power steering, Power assist characteristic, ADAMS/CAR; Simulation

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【回囘囬】单闪灯的动画

热度 1 hailanyun0415 2018-11-29 23:43

上面这幅 3D 动画较大，可能需要等一段时间才会显示。如果看不到，可以按 F5 刷新一下页面，或者重新打开这个网页。 下方投影是电路图， Z 轴表示电位大小。电阻用倾斜板表示，垂直板描述了 PN 结的电位差，长方体支架描述了电容间的电位差以及 PN 结导通所需要的电位差。三极管分成了 c 、 b 、 e 三块， b 在 c 、 e 之间，很窄， c 、 e 的高度表示 Ucb 和 Ube 。 Ube 也是 PN 结，需要达到 0.7V 左右才导通。 电路中 LED 亮灯时间很短，但电流是 mA 级别的，其他支路电流是 μA 级别的，两者大小相差太大，所以没有在图中画出其他支路的电流。 两次突变间隔较短是因为电容充电时间或者说LED亮灯时间较短。 灭灯时间较长，这段时间内 LED的 长方体支架比较明显，意味着电压不够亮灯。两个三极管发射极的 长方体支架灭灯时也能看到，意味着电压不够打开发射结。 这两个电路图显然是一样的。我觉得画成矩形框更方便连线，每个元件位于一条边，中间再插两个三极管就可以了。电路里很多字母都有特别的含义，随便给电位点标字母很容易引起误解，例如： B 、 C 、 E代表了三极管的三个极， L、C代表电感， D代表二极管， P 、N 代表PN结，这些 字母最好不要用。 电位分析： 以 G 为地。 A 点电位最高，由于 LED 亮灯时两端电压会超过 1.5V ，所以电路取两节电池， A 点电位 3V 。 M 电位可变，由于 M 与 A 之间有 PN 结， A 电位为 3V ， PN 结带来 0V-1V 的压降，所以 M 电位应在 2V-3V 之间。实际数据下限有可能更低。 F 电位可变，电位越高 LED 越亮。一般的红 LED 导通电压 1.8V ，所以可以估计亮灯时 F 比 G 点高 1.8V ，电位太低则灭灯， F 的电位估计在 1V-2V 之间。 H 电位可变，由于与 G 之间有 PN 结，所以 H 电位应在 0V-1V 之间，实际数据下限有可能更低。 F 电位比 H 高，使用电解电容时，正极需放在在 F 处。 仿真波形 用 2H2222A 和 2SA1015 仿真，充电时间约 0.8ms ，放电时间约 4ms 。相差约 5 倍。但闪得太快了，真实的模型里肉眼应该分辨不出是否有闪烁。仿真时结合现实的模型考虑了 2Ω 的电池内阻。 绿色波形为 F ，黄色为 H ， F 电位较高时 LED 亮灯，此时 H 电位也较高，但逐渐下降，说明电容在充电。 F 电位较低时 LED 灭灯，此时 H 电位也较低，但逐渐上升，说明电容在放电。 F 的电位变化不大的原因在于 LED 的伏安特性是非线性的，电流越小电阻越大。电容放电时的电流很小，波形中 H 的电位从 0.2V 上升至 0.4V ，利用位于 H 与 3V 之间的 200kΩ 电阻可算出，所以，电容放电电流在 4ms 内从 14μA 降到了 13μA 。 紫色波形为 A ，蓝色为 M ， LED 亮灯电流较大， A 的电位下降至了 2.6V ，利用 2Ω 的内阻可以估算出亮灯时电流达到了 200mA 。至于 M 的电位为什么下降这么多，可能与三极管的型号有关，也可能是 PNP 进入饱和状态了。 详细的分析下篇博文再说。 参考文献： 分析一个简单好玩儿的闪烁灯电路 2017.8.6 张先森的馆藏 http://www.360doc.cH/mip/677081176.htmF3

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【回囘囬】双闪灯的电流

热度 1 hailanyun0415 2018-11-25 14:08

接 上篇 电流分析： M 、 N 节点处的电流包括电阻电流、电容充放电电流、三极管基极电流。 由于电阻一般很大，所以电阻电流一般很小，例如：两个电阻取 50kΩ ，两节电池时，由于 M、N 电位在 0V-1V 之间，所以通过电阻的电流在 40μA–60μA 之间。电容的充放电电流也很小，而且衰减非常快，也是 μA 级别的电流。这样导致基极电流也是 μA 级别的电流，不过几十 μA 的基极电流已经足够让三极管在放大状态和截止状态之间切换了。 K 、 L 节点处的电流包括 LED 电流、电容充放电电流、三极管集电极电流。 电容充放电电流很小， LED 灭灯时电流较小，三极管基极电流较小时，集电极电流也很小，三者均为 μA 级别。 LED 亮灯时电流在 5-20mA 左右，电容充放电电流没有这么大，但如果三极管基极电流较大时会处于放大状态，集电极电流可以达到 5-20mA 。这个mA级别的电流是电路功耗的主要部分。 下图标注了电压，用导线粗细表示电流大小，显示了双闪灯的一个周期变化： 左上图 绿色 LED 灭灯，电压 1.85V ，仍能提供电流。 LM 间电容开始充电，电流从右极板流向 M ， M 上方电阻也有较小的电流，两者共同作用形成较大的基极电流，使右下方三极管处于放大区，产生较大的集电极电流，红色 LED 亮灯，电压 1.94V 。 KN 间电容开始开始放电，电流从 N 点流向电容左极板，电阻上方有电流流向 N ，两者共同作用形成较小的基极电流，使左下方三极管处于截止区。 经过 3/7 周期后变成右上图。 右上图 绿色 LED 仍然灭灯，电压 1.64V ，电流为 0 ，此时LM间电容充电到了极限。 LM 间电容电压从 0.40V 充至 0.67V 。右下方三极管仍处于放大区，红色 LED 仍然亮灯，电压 1.81V 。 KN 间电容电压从 0.84V 放至 0.66V ，左下方三极管仍处于截止区。 电路即将突变为右下图。突变的原因在于 LM 间的电容即将开始放电，而 KN 间的电容即将开始充电。至于转换充放电的原因有可能是电容上方流过电阻和二极管的电流大小不同，也有可能是电容下方两个三极管对电流的阻碍程度发生了变化，或许还可以提供其他的解释。两个电容的充放电状态是同时突变的，若有先后顺序，则两盏灯将有同时熄灭或同时亮起的状态，但是从后面的波形上看，即使有这种状态，持续时间也不会超过 1ms 。 右下图 K、N、L、M的电位全发生了突变。 红色 LED 灭灯，电压 1.60V ，仍能提供电流。 KN 间电容开始充电，电流从左极板流向 N ， N 上方电阻也有较小的电流，两者共同作用形成较大的基极电流，使左下方三极管处于放大区，产生较大的集电极电流，绿色 LED 亮灯，电压 2.21V 。 LM 间电容开始开始放电，电流从 M 点流向电容左极板，上方电阻有电流流向 M ，两者共同作用形成较小的基极电流，使右下方三极管处于截止区。 经过 4/7 周期后变成左下图。 左下图 红色 LED 仍然灭灯，电压 1.46V ，电流为 0 ，此时KN间电容充电到了极限。 KN 间电容电压从 0.67V 充至 0.85V 。左下方三极管仍处于放大区，绿色 LED 仍然亮灯，电压 2.09V 。 LM 间电容电压从 0.66V 放至 0.41V ，右下方三极管仍处于截止区。 即将突变为左上图。 仿真电路及波形： 从仿真的波形上看，红LED和绿LED的亮灯时间长短是不一样的，比值接近 3:4 。 K 、 N 的波形 L 、 M 的波形 参考文献： Astable Multivibrator (Oscillator) Dec 7 2016 http://www.falstad.com/circuit/e-multivib-a.html 双闪灯电路 2014-08-02 老白说模电 https://v.youku.com/v_show/id_XNzQ5ODQwMTcy.html?spm=a2hzp.8253869.0.0

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原理图8位累加器及仿真

热度 1 accsys 2016-3-13 20:29

Quartus II 原理图的8位累加器设计及仿真的简单工程。 abcc.rar 2016－3－13

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开放式软件平台下大规模电力系统仿真研究

qhhuangscut 2013-10-11 07:21

博文的题目也是我的硕士论文题目。最近在重新思考这样一个问题-- 未来的电力系统需要怎样的仿真软件 。 希望借助科学网的平台与有兴趣的同行、前辈探讨。 论文链接如下： http://www.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbname=CMFD2013filename=1012452445.nhv=MDM0NDdtN0VwL1QzNlIyaG94RnJDVVJMbWVaK2R1RmkvbVc3N09WRjI2SExlOUhOWElxcEViUElRT0RRODh2Qlo= 论文的摘要： 【摘要】 由于计算机硬件性能的不断提高、软件技术的发展，主要包括大规模稀疏矩阵的数值计算、高级编程语言和计算机图形化等，电力系统数字仿真在过去半个世纪取得了巨大的发展。目前，越来越多FACTs等电力电子装置接入到电力系统中。同时，世界主要国家都在积极推动可再生能源(目前主要是风能和太阳能)的发展。在此背景下，电力系统仿真领域主要面临以下四方面挑战：1)需要灵活的模型扩展或自定义能力以对这些新模型进行准确建模；2)对大规模电力系统进行有效分析和控制需要能快速(近实时，甚至实时)仿真的能力；3)已有仿真算法能够灵活扩展以研究新的模型和物理情景；4)智能电网下传统电力系统与信息系统将融合成一个信息物理系统(Cyber-Physical System)，因此，需要考虑信息系统与电力系统的互动并对对整个系统的动态特性进行仿真和分析，这也意味着电力系统仿真仅为其中一个环节，且从更高层面要求仿真软件具备足够的开放性。由于代码遗留和相对落后的实现技术等因素制约，现有大部分商业仿真软件的模型和仿真算法难以扩展，也难以适应最新计算机硬件架构和技术的发展，导致其难以满足目前及可见将来电力系统发展的需求和应对其所面临的诸多挑战。本文结合现代软件开发的方法和最新技术，并基于InterPSS项目，提出了构建开放式电力系统仿真软件平台,可成为一个能满足以上需求和应对以上挑战的可行解决方案。该平台具有以下特点：1)整个平台基于Spring框架进行搭建，具有开放、松耦合的软件架构和明确的电力系统仿真核心，高级功能模块基于基础仿真核心开发；2)基于EMF建模框架实现统一的电力系统建模框架；3)算法与模型解耦；4)基于通用数据模型ODM的开放式数据接口，实现不同格式的仿真数据导入和导出。本文对InterPSS仿真核心的模型和算法扩展进行了深入研究。本文通过面向对象编程的继承和组合等机制实现了从潮流计算模型扩展为用于最优潮流计算的模型，最后整合开源二次规划求解工具QuadProgJ成功开发了直流最优潮流程序。在算法扩展方面，本文以一个连续潮流计算程序的开发作为示范，其主要通过扩展雅克比矩阵及潮流计算框架实现。上述工作验证了仿真内核在模型和算法方面都具有良好的可扩展性。InterPSS的开放式架构及相对独立仿真核心使得其可适应不同的硬件平台，本文通过将InterPSS仿真内核移植到Google App Engine(GAE)云计算平台中搭建了云计算仿真平台，验证了具有良好的可移植性。对其进行了功能和性能的初步测试，测试结果也反映目前的类似于GAE的面向web服务的云计算平台还难以满足类似电力系统仿真的复杂计算。最后探讨了云计算在电力系统仿真中的应用前景。新一代的计算机处理器都已采用多核心架构，但现有的仿真程序都是面向单核心架构开发、串行化实现，无法充分利用多核心的计算能力。本文基于Java的Fork/Join并行计算框架在InterPSS平台中开发了适应多核架构的电力系统多任务并行计算程序，并应用于电力系统N-1安全分析。该程序在欧洲大陆联网系统上进行了测试，结果表明其具有较好的并行效果。

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关于仿真实验

yzmhit 2013-1-12 14:50

虽然有了自然科学基金，但是研究工作迟迟没有实质性的进展，主要原因还是由于工具掌握的不够熟练，就连HSPICE这种最基本的工具都没有掌握，还谈什么继续研究呢？ 我想还是参考中科院计算所的文章来做吧。 （1）实验采用的电路为ISCAS基准电路，现在应该是有ISCAS 85，ISCAS 89等，但是这些电路集应该是不能直接使用的，必须要进行处理； （2）中科院的文章写的是采用Synopsys Design Compiler这个工具来进行电路网表综合工作，并且在网表综合的过程中，只使用反相器，2-4输入的与非门和或非门。基准电路中的时序电路被转化为组合电路（这是为什么？难道时序电路中不存在退化效应，不需要研究吗），原来网表中的触发器的输入输出端被设置为组合电路中的原始输入输出。 （3）电路网表综合过程中所使用的基本门的额定传播时延通过HSPICE仿真获得。这里需要注意的是，根据输入节点上信号跳便的类型（上跳变还是下跳变），门的传播时延也有两组值，为了拟合延迟参数中的参数，在HSPICE仿真的过程中，使用HSPICE中自带的MOSRA模型来获得不同占空比（0到1，步长0.1），不同操作时间（1-10年，步长1）以及不同工作温度下（300K到400K，步长20K）下门的时延增加量，这是一个非常关键的参数，对于退化引起的延迟非常关键，最后由一系列的门的延迟增加量，得到拟合参数（这个需要再理解一下）。而他们又说HPSICE仿真中所使用的晶体管模型均为Kevin Cao的PTM模型，这个就有点奇怪了，PTM模型与MOSRA不冲突吗？ （4）文章说只有关键路径和关键门会影响电路的时延，因此其用C++编写静态时序分析程序对实验电路进行时序分析，这个市怎么做到的？原以为静态时序分析程序只能是通过专用工具来完成的。作者言通过该程序可以识别出电路在其生命周期内5-10年的关键路径集合和关键门，在识别潜在关键路径时，考虑路径原始输入信号分别为上跳变和下跳变情况，这里我总是觉得电路中路径无数，每一条路径上的门的输入也有无穷多个信号源，因此这应该是一个比较复杂的优化程序，

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[转载]Comsol和Matlab联合仿真

hanzhongren 2013-1-10 15:15

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4dee21e101014kwr.html 1、建立模型 可以在Comsol中先建立好模型或者执行一些操作，然后再通过菜单“文件”-“另存为模型M文件”，查看M文件中的语句，即可了解相应的操作过程和Matlab调用语法；例： functionout=model % %a2.m % %ModelexportedonDec72012,09:29byCOMSOL4.2.0.187. importcom.comsol.model.* importcom.comsol.model.util.* model=ModelUtil.create('Model'); model.modelPath('D:\QSQ\Documents\Comsol'); model.modelNode.create('mod1'); model.geom.create('geom1',3); model.mesh.create('mesh1','geom1'); model.physics.create('solid','SolidMechanics','geom1'); model.study.create('std1'); model.study('std1').feature.create('stat','Stationary'); model.geom('geom1').lengthUnit('mm'); model.geom('geom1').run; model.geom('geom1').feature.create('blk1','Block'); model.geom('geom1').feature('blk1').setIndex('size','100',0); model.geom('geom1').feature('blk1').setIndex('size','50',1); model.geom('geom1').feature('blk1').setIndex('size','10',2); model.geom('geom1').feature('blk1').set('base','center'); model.geom('geom1').run('blk1'); mphgeom(model,'geom1'); out=model; 上面的这个例子，在Comsol中新建了一个3维模型的稳态分析，将单位设置为mm，几何模型中建立了一个长方体，宽度100，深度50，高度10。基本上通过函数的命名即可看出其实际的意义。 倒数第二句mphgoem函数的作用是在Matlab的Figure中显示几何模型。 打开桌面上的“COMSOL 4.2 with MATLAB”快捷方式，然后运行上述代码，即可看到如下结果： 2、设置材料设置材料也可以在Comsol中先设置好，然后再另存为模型M文件，下面代码将上述模型材料设置为铝，对于结构分析来说其实关键设置杨氏模量、泊松比和密度就可以了； model.material.create('mat1'); model.material('mat1').name('Aluminum'); model.material('mat1').set('family','aluminum'); model.material('mat1').propertyGroup('def').set('relpermeability','1'); model.material('mat1').propertyGroup('def').set('heatcapacity','900 '); model.material('mat1').propertyGroup('def').set('thermalconductivity','160 '); model.material('mat1').propertyGroup('def').set('electricconductivity','3.774e7 '); model.material('mat1').propertyGroup('def').set('relpermittivity','1'); model.material('mat1').propertyGroup('def').set('thermalexpansioncoefficient','23e-6 '); model.material('mat1').propertyGroup('def').set('density','2700 '); model.material('mat1').propertyGroup.create('Enu', ); model.material('mat1').propertyGroup('Enu').set('poissonsratio','0.33'); model.material('mat1').propertyGroup('Enu').set('youngsmodulus','70e9 '); model.material('mat1').propertyGroup.create('Murnaghan','Murnaghan'); model.material('mat1').propertyGroup('Murnaghan').set('n','-3.5e11 '); model.material('mat1').propertyGroup('Murnaghan').set('m','-3.3e11 '); model.material('mat1').propertyGroup('Murnaghan').set('muLame','2.6e10 '); model.material('mat1').propertyGroup('Murnaghan').set('l','-2.5e11 '); model.material('mat1').propertyGroup('Murnaghan').set('lambLame','5.1e10 '); model.material('mat1').propertyGroup.create('Lame', ); model.material('mat1').propertyGroup('Lame').set('muLame','2.6e10 '); model.material('mat1').propertyGroup('Lame').set('lambLame','5.1e10 '); model.material('mat1').propertyGroup.create('NeoHookean','Neo-Hookean'); model.material('mat1').propertyGroup('NeoHookean').set('mu','2.6e10 '); model.material('mat1').propertyGroup('NeoHookean').set('lambda','5.1e10 '); model.material('mat1').set('family','aluminum'); 3、划分网格划分网格并显示的代码如下（自由划分网格）： model.mesh('mesh1').run; mphmesh(model,'mesh1'); 其中mphmesh函数是显示划分的网格，结果如下： 4、设置载荷和约束本例约束长方体的下表面，设置体载荷重力载荷，重力方向为Z轴负方向，设置代码如下： model.physics('solid').feature.create('fix1','Fixed',2); model.physics('solid').feature('fix1').selection.set( ); model.physics('solid').feature.create('bl1','BodyLoad',3); model.physics('solid').feature('bl1').set('FperVol',{'0''0''-9810'}); model.physics('solid').feature('bl1').selection.all; 设置约束时需要选择约束的位置，上面的第二行代码中的 为长方体下表面的编号。5、求解求解的代码如下： model.sol.create('sol1'); model.sol('sol1').study('std1'); model.sol('sol1').feature.create('st1','StudyStep'); model.sol('sol1').feature('st1').set('study','std1'); model.sol('sol1').feature('st1').set('studystep','stat'); model.sol('sol1').feature.create('v1','Variables'); model.sol('sol1').feature.create('s1','Stationary'); model.sol('sol1').feature('s1').feature.create('fc1','FullyCoupled'); model.sol('sol1').feature('s1').feature.remove('fcDef'); model.sol('sol1').attach('std1'); model.result.create('pg1',3); model.result('pg1').set('data','dset1'); model.result('pg1').feature.create('surf1','Surface'); model.result('pg1').feature('surf1').set('expr',{'solid.mises'}); model.result('pg1').name( ); model.result('pg1').feature('surf1').feature.create('def','Deform'); model.result('pg1').feature('surf1').feature('def').set('expr',{'u''v''w'}); model.result('pg1').feature('surf1').feature('def').set('descr', ); model.sol('sol1').runAll; model.result('pg1').run; mphplot(model,'pg1'); 最后的mphplot函数的作用是在Matlab的Figure中显示分析结果，如下所示： 问题：最终显示结果默认是Von Mises应力的云图，如何设置单独显示变形的云图？结果数据如何导出？

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如何验证研究成果--流片？仿真？

yzmhit 2013-1-2 23:44

目前，计划在晶体管退化效应分析以及抗退化电路结构方面进行研究，但是有一个比较困扰的难题，就是如何去验证自己的想法，例如精确的晶体管模型，电路退化结构是否有效？如果单纯利用HSPICE进行仿真，其效力有限，但是如何是流片，网上所说的流片价格又难以接受，真是左右为难啊。

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虚拟仿真引领汽车人机工程新潮流

kejidaobao 2012-12-17 12:57

车辆产品带来了交通便利性，改变了社会的产业结构甚至生活方式。随着车辆技术发展和产品演进，设计师除了赋予汽车基本的代步功能外，更关注其在使用过程中的舒适度。评价车辆产品舒适度的一个重要因素是人体舒适性。人体舒适性被消费者视为判断和选择的重要参考因素。 人机工程学是20世纪70年代后逐渐发展起来的新兴学科，其研究对象主要是人与机械的关系。在汽车设计行业，人机工程学主要考量以下人体感知：① 驾驶员及乘员乘坐的舒适度，长时间乘坐疲劳度；② 驾驶员及乘员操作便利性；③ 驾驶员及乘员对乘坐环境（舱内）感知及适应性。 在汽车设计过程中，需要在有限的尺寸限定内给乘员提供一个尽可能大且舒适的乘坐空间，让乘员操作舒适便利，且长期操作不易产生驾驶疲劳。因此，过程的最优化、目标的最优化已成为设计工作的一项重要原则。计算虚拟技术的发展，使得人机工程相关开发工作变得更加高效。设计师采用计算机辅助人体数字系统，结合试验优化理论对汽车总布置设计中的乘员姿态进行设计和分析，有两大优势：① 可以节约产品的设计成本，缩短产品的设计周期；② 能够有效整合设计理论、方法与数据，将设计理论、方法、数据有效地整合到新产品的设计流程中，从而能够从人机工程角度做出更优化的设计。 在车辆人机工程设计方面，虚拟分析软件RAMSIS作为目前全球领先的人机工程分析软件，其强大的数据库、良好的操作界面和可视化界面，大大提升了车辆开发速度和开发质量。目前80%以上的轿车制造商已经采用虚拟仿真技术进行人机工程的设计。在国内，广汽、大众、上汽通用五菱、华晨金杯、陕西重汽等采用了这种设计方法，用于分析设计过程中涉及的手伸及界面、疲劳程度、舒适性、力量、视野、安全带等人机方面参数。 《科技导报》2012年第33期第18—21页刊登了王娅等的论文“基于响应面方法的乘员坐姿优化”，采用计算机仿真技术，结合优化理论，对乘员的坐姿进行了舒适性分析，有助于在设计初期阶段确定较优的乘员姿态。对设计结果进行物理样机验证，提出了设计乘员坐姿的一种思路。本期封面图片由王娅提供，本期封面由金功博设计。（责任编辑 马骁骁）

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中文教材《MapleSim系统建模与仿真》

maplesim 2012-10-22 09:58

书名 ： MapleSim系统建模与仿真 作者: 陆正刚 徐俊林 书号: 978-7-113-14904-8 出版时间： 2012-09-01 定价： 48 元 印次: Y1 开本: 16开 页数: 244 装帧: 胶订 策划编辑： 李小军 责任编辑： 马洪霞 徐盼欣 购买： http://cybernet-cn.taobao.com/?spm=2013.1.2-2451365037.3.3aaf5 内容介绍： Maple是目前应用非常广泛的科学计算软件之一，具有强大的符号计算和数值计算功能。MapleSim 是一个系统级的多领域物理建模和仿真工具，支持Windows/Linux/Mac操作系统，提供图形化的设计环境，设计人员可以快速地完成各种系统的建模、分析和仿真，对设计方案进行可行性分析和系统参数优化。 本书共8章，包括MapleSim使用环境、Maple基础、创建模型、创建自定义建模元件、模型仿真和可视化、Maple API和模型分析、MapleSim建模实践和MapleSim代码生成等内容。 本书适合工程技术领域从事工程设计、计算机仿真的专业技术人员使用，也可供高等院校理工科专业的本科生、研究生和工程技术人员参考。 前言： Maple具有世界领先的计算引擎，提供广泛的高性能算法，能够帮助用户解决各种数学问题，是目前最流行和先进的符号和数值计算软件以及工程师必备的科学计算软件之一。Maple系统能够适应各种不同的操作系统。Maple标准版提供超过5 000个计算命令，100多个不同领域的算法程序包，覆盖几乎所有的数学领域；Maple提供符号、数值、混合计算算法；Maple通过菜单、命令、交互式助手等多种方式实现二维、三维图形可视化和动画显示。此外，可以通过外部连接与MATLAB、Simulink、CAD和Excel等多种计算工具和软件连接，可以通过OpenMaple API在外部程序中（如C/Java/VB）使用 Maple 作为计算引擎，可以通过External calling在Maple中使用外部程序，如C/C#/Java/Fortran。Maple使得数学计算更快、更容易编程。 MapleSim作为系统级的多领域建模和仿真工具，支持包括多体机械、信号、电子、液压、热、电气、电磁等广泛物理领域的建模、分析和仿真。MapleSim支持Windows/Linux/Mac操作系统，为用户提供图形化的设计环境。MapleSim与Maple紧密集成形成独特的符号－数值混合求解器和计算技术，并提供强大的工具用于系统分析和模型优化，包括使用内置工具浏览、操作、分析系统方程，以及使用编程语言等。MapleSim对多体机械系统使用了最先进的算法，能自动生成优化后的系统方程。此外，MapleSim强大的代码生成工具，突破现有数值建模工具的限制，让更多的物理系统可用于实时仿真和硬件在环仿真。 MapleSim可以用于汽车和轨道（磁浮）交通领域的车辆动力学、噪声、振动与平顺性（NVH）、动力总成、混合动力和电动汽车（HEV/EV）研究，航空航天领域的无人驾驶飞行器（UAV）、空间机器人、飞机动力学、导航和控制研究，一般机械制造领域的机器设计和分析、机器人、精密机械研究，以及能源（包括风能和核能）和电子领域的技术研究，是机电一体化、控制的科研和教学工具。 本书共8章：第1章MapleSim使用环境，介绍MapleSim使用和物理建模基础；第2章Maple基础，主要介绍Maple的基本功能，包括数值和符号计算计算、求解方程、微积分计算、向量及矩阵计算、微分方程求解等；第3～8章分别重点介绍如何利用MapleSim模型库创建模型、创建自定义建模元件、模型仿真和可视化、API和模型分析、建模实践和MapleSim代码生成等。 我们在编写过程中，力求反映MapleSoft公司MapleSim和Maple最新版本的知识和特点，做到层次清晰、循序渐进、重点突出，特别注重MapleSim软件的使用和建模仿真实践。对Maple的详细使用可以参考相关软件说明。限于编者的水平，书中不妥和错误之处在所难免，恳请读者提出批评和建议。 最后，向在本书编写过程中提供帮助的同济大学研究生唐辰和张宝安、上海大学研究生王少娜等表示感谢！ 编 者 2012年7月 目录 第一章 MapleSim使用环境 1.1 MapleSim物理系统建模 1.2 MapleSim窗口 1.3 基础教程：RLC电路和直流电机的建模仿真 第二章 Maple 基础 2.1 与Maple对话 2.2 使用命令和函数包 2.3 微积分 2.4 线性代数 2.5 微分方程 2.6 优化 2.7 动态系统 2.8 基础编程知识 2.9 Maple使用中常犯的错误 第三章 创建模型 3.1 MapleSim元件库 3.2 模型导航 3.3 定义元件之间如何相互作用 3.4 定义建模元件属性 3.5 创建和管理子系统 3.6 全局和子系统参数 3.7 附加文件到模型中 3.8 创建和管理自定义库 3.9 为模型添加注释 3.10 输入2-D数学符号 3.11 创建一个用于插值表元件的数据集 第四章 创建自定义建模元件 4.1 概述 4.2 自定义建模元件模板使用介绍 4.3 创建一个简单的自定义建模元件 4.4 创建具有信号流行为的自定义建模元件 4.5 创建具有物理连接的自定义建模元件 4.6 练习：非线性弹簧-阻尼器元件 4.7 练习：磁悬浮 第五章 模型仿真和可视化 5.1 MapleSim如何进行模型仿真 5.2 对模型运行仿真 5.3 仿真过程信息 5.4 管理仿真结果 5.5 自定义仿真结果图形 5.6 仿真结果窗口工具栏和菜单 5.7 多体模型的可视化 第六章 Maple API 和模型分析 6.1 概述 6.2 提取方程和符号分析 6.3 分析线性系统 6.4 参数优化 6.5 信号处理与振动分析 6.6 控制设计工具箱使用 第七章 MapleSim 建模实践 7.1 练习：添加一个变速箱到直流电机模型 7.2 练习：缆索牵力控制器建模 7.3 练习：非线性阻尼器建模 7.4 练习：多体机械系统建模 7.5 练习：使用自定义建模元件模板 7.6 多领域建模练习：受控机械臂建模 7.7 练习：液压系统建模 7.8 多领域建模练习：简单的EV电动汽车建模 第八章 MapleSim 代码生成 8.1 MapleSim模型输出为独立的C代码，集成到VC++项目中 8.2 MapleSim模型输出到Simulink 8.3 MapleSim模型输出到LabVIEW和NI VeriStand 8.4 MapleSim模型输出到dSPACE 参考文献

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流行病防控策略的多主体仿真研究

热度 1 smqinghua182 2012-10-3 20:57

摘要： 为有效应对流行病应急管理活动中的复杂性问题，引入多主体仿真的方法和技术，以甲型（H1N1）流感输入性病例引发的疫情蔓延为例，构建了流行病传播的多主体仿真模型，并对其“围堵式”防控策略的执行效果进行了仿真实现。结果表明：多主体仿真可以作为流行病研究的一种十分有效的方法和技术工具，通过借助于计算机手段来构建流行病研究的“人工实验室”，基于仿真进行试验研究可以为流行病应急管理活动的组织与实施提供必要的策略和决策依据。 关键词： 流行病；应急管理；多主体仿真；防控策略; “围堵式”策略 Abstract: For effectively dealing with the complexity problems inherited in emergency management activities of epidemics, the multi-agent based simulation method and technologies were introduced in to our study. A multi-agent based simulation model was build up for the spread of influenza A (H1N1) with imported cases, and the performance of implementing some containment prevention and control strategies was exhibited. The results show that: multi-agent based simulation can be used as one of the most effective methods as well as technological tools for epidemical studies. By constructing an “artificial laboratory” for researches of epidemics via computers, experimental studies based on simulations may provide foundations for strategies and decisions about the organization and implementation of the epidemical emergency management activities. Keywords: epidemics; emergency management; multi-agent based simulation; prevention and control strategies; containment strategies 流行病防控策略的多主体仿真研究.pdf 《计算机应用研究》2012.4（已录用）

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Autodesk也开始做行人流模拟了

majian 2012-9-17 21:18

今天发现autodesk的项目Project Geppetto 发布了一个软件预览 从这个项目中我们可以看到autodesk也开始朝向行人交通的模拟仿真方向进军，虽然他们宣称目前不便对整个项目的feature进行评价，但是从先期的release中可以看出他们的野心并不只限于交通，他们希望将其定位于一切和人的运动有关的应用场合，交通、游戏、电影等等 有兴趣的可以仔细研究一下这个项目： http://labs.autodesk.com/utilities/geppetto

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Netlogo的运用1——基于元胞自动机的行业危机扩散博弈分析

liuguowei58 2012-9-6 15:55

两年前，刚刚接触Netlogo仿真平台，感觉程序如此简单、精炼，但仿真效果却大为惊人！！！对于只能简单“看图说话”的我而言，无疑是找到了知己！于是乎，结合当时的研究方向——危机管理，写了一篇《基于元胞自动机的行业危机扩散博弈分析》，丰富与拓展了之前的行业危机研究。 摘要： 元胞自动机 (CellularAutomata ，简称 CA) 模拟仿真实现了行业危机扩散博弈过程的可视 化，简化了博弈分析过程。本文首先进行了行业危机扩散的博弈分析，通过纳什均衡解的求解误差发现危机扩散受到很多因素影响，并且具有一定的随机性，增加了博弈分析的难度。基于此，引用元胞自动机结合行业危机扩散博弈的策略组合，构建了行业危机扩散的 CA 算法，解决了行业危机扩散博弈的有限理性假设问题，并使用仿真效果较好的多主体可视化软件 Netlogo 进行仿真。 行业危机扩散仿真及结果分析 1 仿真界面设计 采用 Netlogo 平台，按照行业危机扩散的 CA 算法进行行业危机扩散仿真程序设计，得到了如图 4 所示的界面、界面控件说明（表 1 ）及核心程序。其中，图 4 右侧的图形是行业危机扩散的二维效果图，白色、黑色和灰色方块分别表示安全消极采取措施、危机和安全积极采取措施型企业，红色三角形表示危机事件（红色三角形的数量反映了该危机事件的扩散程度），箭头的指向表示危机事件随机波及企业的方向。图 5 是行业危机随机经过一段时间扩散所得到的仿真效果图，由右侧二维图形可见，整个行业区域内目前只剩下安全积极型企业和危机企业，每个元胞（方块）上的数字代表每个企业经过危机扩散后的状态值。左侧曲线图描述各类企业数量的变化，为了便于区分，对于安全消极型企业（白色方块）和安全积极型企业（灰色方块）的数量变化，分别采用绿色和粉红色曲线进行描述。 行业危机扩散仿真初始界面 文中主要分析了行业危机扩散阈值，即 birth-energy 控件，发现其大小与行业自身的信用依赖度有关，如乳制品行业的信用依赖度就很高，导致其行业危机扩散阈值较低，更容易发生行业危机。 行业危机扩散仿真终止界面

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[转载]“机场飞行区安全风险演化机理及预警仿真系统研究”立项

lbxian 2012-9-2 19:58

由国家自然科学基金委管理科学部评审通过，“机场飞行区安全风险演化机理及预警仿真系统研究”获得国家自然科学基金资助，项目批准号为 71271163 。依托单位为武汉理工大学，课题负责人为罗帆教授，起止时间为 2013 年 1 月至 2016 年 12 月。 机场飞行区关系到飞机起飞、降落和停放安全，是机场安全管理的重中之重。机场飞行区中人的不安全行为、设备和设施的不安全状态、环境的负面影响和管理中的安全漏洞，都可能导致不安全事件、事故征候或安全事故。从机场飞行区安全风险的分类和特征分析着手，运用结构方程模型验证风险因子的相关性，应用混沌理论、突变论探讨机场飞行区安全风险演化路径，提出安全风险的演化阶段和演化动力模型；采用 BP 神经网络、免疫算法、系统动力学理论和 Agent 仿真模型，构建机场飞行区安全风险预警仿真模型，对安全风险演化过程及预警机制进行系统模拟。将数值模拟与情景仿真相结合，基于 Agent-SD 模型，运用数据仓库技术和 Arc GIS 软件开发平台，开发机场飞行区安全风险预警仿真系统。研究旨在提高机场安全风险管理的系统性、针对性和有效性，进一步提升机场安全管理水平。 近期，课题组将完成并向国家自然科学基金委提交资助项目计划书。又一次获得国家自然科学基金资助，课题组将面临民航安全风险管理研究的一个新阶段，研究任务非常艰巨。课题组将齐心协力，迎难而上，按照研究计划推进和完成各项阶段性工作。 本文转自:罗帆教授的博客 ( http://blog.sciencenet.cn/blog-42818-608417.html )

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请求大虾：有没有opnet的仿真实例

xiaxue123 2012-8-2 17:11

本人现在学习物联网方面的知识，需要用到opnet做网络仿真，不知道有没有大虾肯帮帮忙？？？ 万分感谢！！！！

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[转载]多物理场仿真——科研创新的新契机

zhangjunhou 2012-7-14 17:08

多物理场仿真——科研创新的新契机【来源:计算机辅助工程】 原文作者: 安琳 发布时间: 2011-01-13 新闻来源: http://www.chinacae.cn/ch/index.aspx 多物理场仿真——科研创新的新契机 点此下载全文 引用本文： 安琳.多物理场仿真——科研创新的新契机 .计算机辅助工程,2010,19(4):1-2. 作 者： 安琳 博士 作者单位： 中仿科技（CnTech）公司 全文内容 : 我们习惯把自然界的各种现象用最基本的物理、化学、数学等理论来描述，这些理论大多分割清晰的学科领域来进行研究。这种分类的原因源于人类研究物理现象的思维方式。然而客观上，自然界本身是以极其复杂的形态而存在的。要对自然界的各种现象进行研究，简化是必要的，通过减少相关的实际效果，使得物理过程可以用数学描述并计算。基于这种“单物理场”分析的思路，我们建立了传统的仿真学，并且在各个领域取得了巨大的成功。“单物理场分析”，在数学上就对应于描述该物理过程的单个偏微分方程（PDE），我们在给定的边界条件或初始值情况下求出方程的特解，从而获得对物理量的分析结果。 然而随着人类认识能力的进步，我们现在经常需要解释一些相互作用的物理过程，并加以正确的预测。这一过程和“简化”相反，需要考虑多物理场相互耦合的模型。多物理场，就意味着求解偏微分方程组（PDEs）。 例如，流体的流动会导致热量的传递。流体的流动路径对热量传递有很大影响，动量传递会影响到能量传递。从简化的角度，我们可以先解决流体问题，然后预测流体中的热量传递，这就是所谓的单向耦合，一个物理场单向影响另一个物理场，而不受到反向影响。然而，如果流体的密度和粘度依赖于温度而变化，就必须同时求解热量传递和动量传递，这些物理过程相互影响，使得方程变成双向耦合的PDEs，这种耦合也称为强耦合。 流固耦合问题是另一种典型的例子。例如，人体心脏瓣膜是一种弹性体，流体的压力会导致瓣膜的运动，而反过来瓣膜也会改变血液流动的区域。在气动弹性力学领域，飞机机翼由于受到气流压力的波动而开始振荡，而机翼的振荡又会导致周围气流的周期性压力波动。这些都是强耦合的情况。 再比如电磁场分析。单物理分析，欧姆定律使用电压和电阻来定义电流。然而超导现象使人们认识到传统认识的局限，转而用磁场定义电流。今天，电磁相互依存早已成为共识。实际的情况往往更复杂。例如半导体仿真考虑载流子在电场作用下的对流扩散，同时产生焦耳热。热膨胀导致的形变会对扩散过程产生影响。实际上，材料的电导率、热导率、扩散率等特性通常也都具有热敏性。众多因素综合起来，半导体分析也表现为典型的多物理场强耦合问题。更比如磁流体、电流体、光化学反应、电化学反应、等离子体，如此种种，不一而足。 如果是单向耦合问题，间接耦合求解方式可以方便的处理；如果是双向耦合的问题，间接耦合求解方式逐个求解每个PDE并反复迭代不断修正结果。要想保证这种迭代近似的精度和有效性，建模的困难指数级增加，令绝大多数人望而却步。显然间接耦合求解并不适合处理强耦合问题。如果多个物理场对应的PDEs同时联立同时求解，虽然求解时间和占用的计算资源会不可避免的相比单物理分析有所增加，但面对复杂多物理问题时它仍然不失为一个好的选择，这就是全耦合求解。全耦合求解可以很好的处理高度非线性的强耦合多物理分析。 实际上，自然界的绝大部分物理过程均以强耦合的多物理相互作用的形式出现。要深刻研究这些复杂物理现象并得出正确的结论，必须进行强耦合多物理分析。有限元算法在这方面表现出巨大的潜力。与用于流体力学计算的有限体积法、用于求解波动问题的有限时域差分法不同，有限元法是一种更为通用的数值方法，在计算力学、热工、流体、电磁、化工、声学等众多领域都有着广泛的应用。当前多物理分析的兴起，无疑给有限元法的进一步发展创造了绝佳的机会。有限元算法的通用性可以使它不再局限于某一个学科，而是可以站在求解任意偏微分方程组的高度纵览全局，为多物理全耦合分析提供有力的支持。我们已经看到有限元数值分析正在发生深刻的变革，越来越多的有限元数值工具包将不再针对某一应用而开发，而是更多的为多物理分析提供支持。越来越多的人深信不疑，仿真的未来是多物理分析，多物理分析的便捷途径是有限元。成熟的有限元算法迎来了大发展的新契机。 数值分析从来没有像今天这样重要。当科技发展把我们带到多物理研究的轨道上来，传统的基于观察与实验的研究方法构建于简化与单物理分析的思维基础上，已经无法应对复杂的多物理相互作用。越来越多的人发现获得实验结果有时并不困难，给出令人信服的理论解释才是真正的挑战。不论是科研还是产品开发，实验研究与仿真技术的结合已经是大势所趋，而且数值仿真正在发挥越来越重要的作用。人们借助于单物理场数值分析在精度足够高的前提下迅速解决简单问题；使用多物理场数值分析理解和解决复杂的相互关系，为实验结果提供理论支持，开发新技术新产品。 本文引用地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-542600-423808.html

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复杂系统、仿真与经济学

热度 4 estudy 2012-5-20 20:09

内容没有标题这么大的，只是把最近想到一些东西放在一起。 复杂系统理论 那些最热心研究这个领域的人一般叫它“复杂科学complexity science”，总觉得还是大了点——似乎这个范式还不太清晰——还是叫“复杂系统理论complex systems theory”比较保险。复杂系统不算全新的东西，可以看作是系统论的一个部分。系统讲的是由一些个体individual（局部part）组成的总体aggregate（全部whole），强调总体的功能和属性大于个体的总和。因此个体和总体之间不是简单的线性关系，不能一一映射map。从个体到总体多出来的这部分属性就是涌现emergency，是在一定条件下，因个体和个体之间的相互作用interaction而产生的。大致可以想象：系统可以简化的看成有三个要件：individuals agents，aggregate pattern，emergency（由individuals 的interaction产生）。复杂系统就是关注系统中的interaction这部分，此外的部分可以简单的认为就是从个体到总体可以映射和加总的部分——这是还原论的看法（复杂的现象可以化解为各部分的组合来理解和描述）——但现在看来，这不是决定复杂现象属性的主要部分，现象的特征和变化规律主要地由interaction来决定。 这和经济学的直接关系在哪里？现在主流经济学的一个主要问题把总体变量看成是个体变量的加总，例如在它的逻辑中，aggregate demand是 (individual) demand的总和，这就完全忽略了消费者之间的相互作用。而有些现象是只有Aggregate level才有的，individual level没有，例如失业和通胀，其实这就是涌现，为了处理这些问题，经济学就不得不把现象分成微观和宏观两个level还考察，于是有了宏观和微观经济学之分——宏观经济学就是凯恩斯为了分析失业和通胀这些只有在aggregate level才存在的涌现的现象而创造的，刚才说过这些interaction所导致的涌现的部分主要地决定现象的属性，所以就失业和通胀是宏观经济学主要的issue。当然不仅如此，为了保证这种还原论方法论下数学逻辑的通行，主流经济学又不得不对individual的属性、市场（individual运动的环境）的属性以及经济行为发生的规则等做了必要的界定，于是又有了理性经济人、完全竞争市场、最优化等等这样的假设。 这么说没有抨击主流经济学的意思，作为一个比较完善和成熟的体系，它有很多可取之处，如果说要有什么变化（或这变革），还是应该以这个体系的内容为主。要知道，目前从复杂性角度研究经济学最深入的还是主流经济学家。 仿真技术 也有人叫“仿真科学simulation science”，还是觉得目前它主要是个技术。仿真技术可以说是目前研究复杂系统最合适的方法，一般认为是建模modelling方法的一种。实际上也不是什么新东西，只是由于复杂系统的研究，有了更多的关注，也就有了更快的发展。仿真是有些不用于演绎和归纳的解释现象的方式，它把主体agent、他们行为的规则rule及运行的环境定义出来，模拟现象发生的过程，它的逻辑是生成generate就是解释explain。作为一种通过数学模型和计算机模拟来完成的模拟实验，在诸多领域都有应用，自然科学中往往和观察实验和控制实验结合在一起，社会科学通常做不了观察实验或控制实验，仿真就成了理想的实验方式。仿真的技术也有很多中，目前在社会科学中最常用、最适用的莫过于Agent-based modelling(ABM)和System dynamics，其中ABM更底层、更灵活，所以用得更加广泛。 在经济学中，虽然实验经济学是在做观察实验和控制实验，但是十分有限，仿真就成了一种依靠电脑就能完成的廉价、可控的实验方式，于是ABM开始广泛应用到经济学的研究中，出了Agent-based computational economics (ACE) 这个学科。由于这个框架非常灵活，经济行为主体、运行环境、行为规则等都可以根据需要界定，完全突破了数学模型的种种限制，因此有可能在这个框架下放开主流经济学所做的各种假设，对经济现象作出新的解释，解决主流经济学由于与现实脱离所面临的一些问题。 尽管发展非常迅猛，但是当前仿真、ABM也面临着诸多问题，最大的挑战来自建模的一般范式，由于这个框架非常灵活，每个建模者都可以agent、rules和运行环境给出不同的界定，这样就难以形成一个具有一般性的范式，模型之间没有可比性。另外模型参数的校对Calibrate也有一定难度。

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[转载]仿真在日常生活中无处不在

NathanUFO 2012-1-25 19:30

No1 ： 尿不湿 可怜天下父母心。不当爹妈哪知当爹妈的辛苦啊，现在尿片是越来越少用了，纸尿裤用的越来广泛。可怜的小盆友们，纸尿布哪儿有尿片舒适啊？还好，这个问题尿片大王们早就着手解决了。目前 Kimberly-Clark 和 PG 都投入大量的资源去研发更舒适的纸尿布，实验和调查是重要一环，仿真也占据着重要的角色。通过检测尿布和肌肤的接触压力得出尿片的舒适度，进而改进。 宝宝们，快点长大吧，早日摆脱尿不湿，替父母省省吧，尿不湿很贵的哦。 No2 ： 口罩 “ 轻度 ” 大概是 2011 特色词语之一。下面小子用轻度造句，北京空气轻度污染， PM2.5 轻度超标。我去，都爆表了，还轻度超标。口罩如今成为京城街头一景了，甭管有事没事，戴上口罩，时尚 ！ 刨去时尚，口罩的重要属性就是密封性，没有密封性的口罩您戴着不嫌憋屈么？还好，通过仿真，在口罩定做之前就可以仿真模拟出口罩的密封程度。 Kimberly-Clark 就是这么干的，通过扫描人体在不同状态下的脸型，然后加上口罩， Look ，不仅口罩的密封性的出来了，口罩的舒适度也可以求解出来。 No.3 足球 每个周末，全球都会多出数以亿计的失落群体 —— 足球寡妇。足球，作为世界第一运动，所向披靡。小子劝诫各位女同胞们，平时你们可以霸占遥控器，看你们的肥皂剧，周末最好最好能出让下你们的指挥棒，肥皂剧，你完全可以在网上看到，足球，那可是直播，要得就是那种对下一秒期待的感觉，如果知道结果那还有什么意思呢？当然，最好的结果是你加入他一起看，西方商人不都说： “ 竞争不过对方，就加入对方 ” ，我向党保证男同胞都会展开热情的双臂欢迎。 现代足球在巴萨的影响下，虽然慢慢转向技术流，讲究团体配合，但是不可否认，力量一项是足球中最重要的因素，英格兰对自所以长期能够占据世界一流地位，和其队员身体之彪悍，力量之强大似乎分不开的。这对足球本身的要求也越来越高，如果在某些重要比赛中足球要是被踢爆了，那就要掉的大了，对品牌的影响损害是巨大的。 作为 FIFA 长期合作伙伴， Adidas 长期资助研究足球受力分析，研究足球球囊在不同材料下，外表面编制材料在不同编织方向下足球受力及变形，以期研发出更加优秀的皮球。 No.4 人造草皮 现代足球越来越趋向于商业化，在电视转播的干预下，足球必须是全年全天候的。在任何天气的情况，裁判都必须吹响比赛开始的哨音。越来越多的足球场开始采用人造草皮，不仅方便而且保养也便宜。荷兰 Royal TenCate 是全球最大的人造草皮研发中心，北京奥运会曲棍球比赛的草皮就是由该公司提供。通过对人造草皮的有限元模拟，不仅可以得出运动员在场上站立奔跑的时候草皮的下陷，而且可以计算出草皮在足球撞击之时球体弹起的高度，及颗粒的飞溅。 No.5 衣服 衣不蔽体，在万恶的旧社会，那是党国的罪恶。旧社会里，穷人穿不上衣服，《暴风骤雨》里有一个穷人就叫赵光腚，问题是人家也不想啊。现在倒好，如今这衣服反成了累赘了，以前是露的越少越好，现在露的太少还不行，君不见网络上岂不是横肉满天飞， HR （豪乳）满地走，甚至每年都要爆出几起裸奔才罢休，这是肿么了？ 或许他们觉得想要恢复上古之前的生活，抑或仿效东晋刘伶般 “ 天为被，地为席 ” 的豁达，又或者只是觉得衣服还是不太贴身的原因吧。第一二个的原因没法解决，有些人非要露，人各有志，小子尊重他们行为，如果是第三个原因，那些时装公司罪莫大焉。 现代衣服除了美观的作用，质量要好，而且好必须舒适。以前的服装公司会考虑用压力测试设备测试衣物的舒适程度，不过如今他们也开始考虑用 CAE 分析去提前预判了。 东洋纺（ Toyobo ）公司就利用 CAE 软件和假人模型，分析编制衣物在上身后，提取衣物上的接触压力，可以判断衣物舒适程度。甚至还可以计算人体在行走过程中，衣物之上产生的拉力。 No.6 鞋子 小子是一个随便的人，对衣着固然不多。普普通通，能穿的出去就行。但是千里之行，始于足下，一双舒适的鞋倒是必须的。虽然 F 兄说，男人必须有一双 Ferragamo 的鞋，于小子来说， Ferragamo 鞋太遥远了，李宁就不错。选择李宁第一是出于对冠军李宁的崇拜，其次，小子知道李宁在研发成本上的投入，第三，三番几次通过 Jason 和余兄拿到李宁内部的折扣价，不甚感激啊。 鞋子固然好看是第一位，但是对于厂商来说，如果更好的保护脚步也是他们关注的重点。诸君在专卖店挑选鞋子之时，看到的可能只是鞋子样式，花色和宣传概念，看不到的是背后研发人员的辛苦。实际上鞋子在上市之前都是经过严格的设计和实验。通过生物力学和材料力学的深入研究，结合 CAE 分析，可以计算奔跑，起跳，下落时候收到的冲击，以减缓踝关节受伤的可能性。 其实仿真还有很多好玩的事情，比如男士们每天都要的剃须刀，飞利浦 公司会用 COMSOL 模拟剃须刀刀头，优化刀头的设计。名流绅士们用的高尔夫球具等等。限于篇幅，就瞎掰这么多了。

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迎接2012：留学经历小结

热度 37 estudy 2012-1-1 07:39

　　按照我所在的零时区的时间，再过不到8个小时就是2012年，此时最想通过总结过去来迎接新年。 　　2011年9月开始的留学生活是我更喜欢过的一种生活，因为能够更直接地朝自己的理想走。而过去四个月的经历更让我意识到这次远行对于自己一直所梦想的事情，甚至对我的人生将产生怎样重要的影响，所以我想对这段不长的经历做个总结。 学术：发现复杂科学 　　跨越大洋来到异国他乡，而且一呆就将是四年，我的主要目的就是学术。其实来之前和来这里后的第一个月里，我对于所在的实验室到底研究什么、自己将要从事什么样的研究并不清楚。而根据和导师一起敲定的培养计划，第一学期我的主要任务是学习课程，所以大部分时间都花在课业上，做科研的时间很少。但是由于要尽早确定研究主题，特别是为了给第一次DSP（Doctoral Studies Panel）会议做准备，我还是阅读了不少文献。起初是导师推荐的关于计算经济学（Computational Economics）研究方法的文献，涉及基于主体模型（Agent-based Model）。后来自然就读到了关于复杂系统（Complex System）的文章，我很快被这个领域的话题所吸引，随即集中查阅了不少复杂科学（Complexity Science）、仿真（Simulation）和基于主题建模（Agent-based Modeling，简称ABM）的文献，还跟导师和实验室的几位博后做了些交流。因此在11月25号DSP会议的前两周，我已经对刚才提到的这些几乎每天都能听到的概念及它们之间的关系有了一定了解，开始意识到复杂科学及其研究方法对经济学的意义、正统经济学（我们把当前以新古典经济学为代表的、以计量经济学作为主要研究方法的主流经济学称为正统经济学或传统经济学，以区别于我们正在从事的复杂科学语境中的经济学）与复杂科学视角下的经济学的区别和现状，同时对我们这个动态学实验室（Dynamics Lab）所从事的研究也有了更清楚的认识（我们用和大多数社会科学研究者不同的角度和方法来研究经济学和社会学）。 　　这让我一下子意识到，自己算是来对地方了！因为一直以来，我都梦想用一种不同于当前流行的计量经济学的方法研究经济——即使是世界上最优秀的以计量和数理为主要研究方法的经济学家，以及经济学数理化、计量化的开创者们也已经意识到，经济学已经因为过分数学化而逐渐变成了纯粹的逻辑演绎游戏。就像科斯、蒙代尔、张五常等人谈到过的那样，由于脱离现实太远，空洞无物的经济学正在走向穷途末路（应该是这样的意思，具体说法记不清了）——逐渐回归经济学解释现实的传统。以复杂系统来看待经济世界无疑更忠于实际，在这个背景下，能够真正变完全理性假设为有限理性假设，真正变静态、相对静态分析的方法为动态、进化分析的方法，变均衡分析为非均衡、稳定性分析，同时有望真正消除宏观经济和微观经济之间的鸿沟，解决宏观经济学的微观基础问题，几乎所有长期困扰经济学的重大理论问题都能够在这个分析框架下找到更好的答案。可以说，复杂科学这门发端于自然科学（物理学和生物学）的学问提供了医治经济学脱离现实病症的良方，也给经济学诸多分支领域的研究注入了新的生机。 　　仿真的研究方法以及集中体现它的ABM建模方法也是对传统的计量研究方法的突破。事实上，圣诞节以前我还对这一方法能否很好服务于复杂科学和能否走得更远心存疑虑，但是最近读到的一些文献让我了解到ABM在方法论意义上还是十分完善的、有着很强的生命力，随着计算机科学和模拟技术的发展，我想这一方法一定会更加成熟并逐步展现出它的在解释现象中的优越性。ABM区别于计量模型的主要特征是它更加灵活、更加直观，它不是用数学表达式来描述现象，而是通过图形、动画等直接模拟出现象本身及其变化过程，还通过调整参数来改变现象的运行方式，研究结论也能够直观地呈现出来，它还能够更方便的描述多个行为主体的现象和更好地模拟动态过程。因而，ABM方法能够比计量方法更忠实地反映现实，更客观准确地解释经济。 　　发现复杂科学和仿真方法是我这几个月最大的收获，因为我找到了自己最想做的研究。尽管第一次DSP会议至今，我还没有能够完全确定研究主题——只知道要用ABM方法去研究自然资源问题，可能需要运用进化博弈理论（Evolutionary Game Theory）的知识——但我知道自己今后做的工作会很有意义，我对此充满了激情和信心。 学习：知识是研究的工具 　　刚刚过去的这一学期我学习了5门课程，这本身就值得说一说。听说在都柏林大学还没有哪个专业的博士需要上这么多课程，目前只有我们仿真科学（Simulation Science）博士项目的十几个博士平均每人必修8、9门课程（一般3个学期完成）。和我一批过来的20多个公派博士中我的课程是最多的，有些工科的博士甚至一门课也不要求上。我想这可能是因为仿真科学是一个交叉学科，涉及物理、数学、计算机、生物、经济学、社会学等好几个学科（我们这个项目的十几个博士就都是来自这几个专业的，其中经济学、社会学方面的包括我在内共有3人），所以每个学生都需要学习其他几个专业的课程。这学期的5门课程是关于数学方法和编程工具的：数值算法（Numerical Algorithms，运用Matlab软件）、随机方法（Stochastic Methods）、数学方法（Mathematical Methods，包括三部分：动态系统Dynamic System、摄动理论Perturbation Theory、图论Complex Network Analysis）、C++编程（C++ Programming）和R编程（R Programming Language）。说老实话，作为一个纯社会科学背景的学生，学好这些课程对我是个不小的挑战，何况还要适应英语的教学环境（课堂用语、板书和PPT、老师的口音等）。我的导师可能看出了这一点，所以开课4周以后就组织任课老师（也是整个博士项目的负责人）和我座谈了一次，了解我学习中遇到的困难，鼓励我、告诉我一些学习方法（这让我非常感动，第一次感受到有人这么关心我的学业）。而那时我已经在能够比较好地跟上老师上课的节奏了，有一点基础的课程能够听懂80%以上，没有基础的课程也能听懂60%以上。尽管一直都学得比较艰难，但是随着做了更多的练习、更多地和同学讨论，我能够越来越好地掌握这些课程，同时开始思考怎样把各门课程中所学到知识和方法运用到自己的研究中去。 　　得益于对复杂科学和ABM方法的更多认识，DSP会议后我开始意识到，原来我现在学的课程都是为将来的研究服务的。《数值算法》教我用Matlab这个最强大的、具有编程功能的数学软件，同时讲授一系列重要的算法（从解一元一次方程组到高次方程组）和机器进行数学运算的缺陷及克服缺陷的方法，帮助我将来运用这个强大的工具来进行模拟和仿真。在《C++编程》中我学习的是最基本也是最重要的编程语言，C++的编程原理能够运用于几乎所有编程软件中，同时它本身具有从事复杂仿真的功能。R编程工具则是在社科研究领域最强大的统计分析、计量分析和编程的工具之一，它完全可以替代Eviews、STATA、SPSS这些当前最流行的软件。《随机方法》讲授了所有离散和连续的时间和状态的组合下随机变化的原理及其模拟方法，它能够帮助我处理所有现象中随机部分的问题。《数学方法》给复杂科学的研究提供了理论基础，第一部分中的动态系统本身就是复杂科学研究的环境，它教会我计算稳定点（Stability）和讨论稳定点的分岔问题（Bifurcation）；第二部分《摄动理论》（坦白说我学得不太好）讲授的是在通过近似的方法解决那些不能精确解决的数学问题，它的做法在可以得到精确解的数学问题中增减一个微小的变化（这就是摄动）来表示那些没有精确解的数学问题，从而通过解决那些可以得到精确解的问题来解决没有精确解的问题（有点拗口，但逻辑是这个样子的）；第三部分《图论》处理的是复杂网络问题，而网络是模拟复杂系统最常见的表现形式，其中还运用到《随机方法》的知识分析网络的动态过程。 　　你看，这哪一门课程不是为了将来的研究服务的（汗！我刚开始的时候还觉得这些课程没多大用，甚至产生过调整课程安排的念头）？这给我几点启示：一、知识是我们从事学术研究的工具，因此既不要一味做研究而忽略了摄取新知，也不要为了知识而知识、为了学习而学习。二、用复杂科学的方法来研究经济学，虽然避开了数理经济方法中可能用到的数学知识，但是总体而言，所需的数学知识不一定是减少了，倒有可能是增加了。但是数理经济方法中的数学主要用来做推理演绎，而复杂科学方法中的数学主要是用来做仿真模拟。如果还加一点启示的话，那就是学会构建知识体系，一门课程有其内部结构可成体系，课程之间也有相互联系可以构建更大的知识体系，一生所学由许多学科的知识组成，这也可以构建成一个人生的知识体系。当然，做科研，最直接的还是围绕自己的研究主题构建知识体系。 　　有的同学上了硕士、博士就不愿意再上课，好像认为到了这个阶段就应该去做研究而不是去学习，我觉得有时候去听课可能会进步的更快，出来留学我们更应该利用好国外学校的优质教学资源。如果条件允许，我争取每学期都至少上2门课程。 语言：多说多练进步快 　　尽管来爱尔兰之前在5年的工作中一直都在用英语，也在英语国家呆过一段时间，但是要一下子融入这个纯英语的生活之中还是有些困难。第一次和导师见面的时候，她说了很多关于我的研究方向和项目整体规划的话，当时只听了个大概，遗漏了很多重要的细节。随即她又请来一位副校长（我DSP中的成员）一起讨论我的课程安排中细节问题，当时在会议室我既紧张又茫然，那位副校长的话我几乎没听懂一句完整的，整个讨论过程中我只是机械地用简单的英语说了几句表示赞同的话。刚开始那几天，我简直觉得用英语交谈就像梦魇一样，之前的一点信心全给打击没了。但是我知道，必须以最快的速度提高英语，否则从一开始我就会被甩在后边。 　　提高英语最好的办法莫过于开口说、多说多练就能进步得快，所以我抓住一切机会让自己多说英语，尽管刚开始的时候有些害怕开口。学期伊始，学院和研究中心都有一些集体活动，每一个活动我都视为说英语的好机会，因为在那种场合即使你说错了也不要紧，老师和同学们还会想办法听懂你、帮你纠正。另外，我还要求自己每天坐公交车的时候至少和周围的人交谈5分钟，尽量每次都说不一样的话题，为此我甚至故意问时间或者下一站的站名以和人搭上话。总之就是想办法让自己多说，而且是和各种各样的人交谈（这样有利于你适应不同的口音）。我觉得这种做法很有帮助，两周后我的英语听说就有了明显的改善，在和人交流的是变的大方多了、自信多了。在学院本学期第一次博士生研讨会上，新来的博士都要做自我介绍、说说是自己的研究方向，尽管事先知道有这个步骤，进入会场前我还是没做什么准备（可能是因为类似的经历比较多，有几分自信），心想只要自己不是第一个发言（跳不是两头的座位坐就能做到）我就能应付得了。后来我第三个发言，前两个发言者发言时我按照他们自我介绍的模式快速地整理一下自己的思路，轮到我发言的时候，我很自然顺着这个思路把自己要表达的意思说了出来，在开头和结尾还即兴加了一点笑料，没想到说完以后现场反映挺正常，而且在座的一些人还真被我给逗笑了。但是因为没做事前准备，我不敢断定自己的脱口而出的话有没有语法毛病，事后我问了一下坐在身边的同学有没有听懂我刚才说的，他回答说听懂了啊、说得还挺好的，这话让我信心倍增，以至于几乎整个会场期间都陶醉在一种自信和成就感之中，所以那场研讨会的主题报告没听进去多少，在讨论阶段就一言不发了。 　　一个月下来，我感到听老师讲课轻松多了，和周围的人交流也更得心应手。但是在有一个场合我还是经常受打击，那就是每天中午吃饭的时候。我们这个项目的十几个人总是差不多同一时间到Common Room（应该翻译成食堂吗？好像也不对，因为大家都是自带午餐，总之是大家一起进餐的一个公共场所），而且围着一张桌子坐。一坐到一起大家就开始边吃边聊、天南海北得聊，这时我的这帮来自欧美世界的同学们就会说大量的连读、简称、缩写词，还有很多只有我这个唯一的亚洲人不知道的人名、地名、流行语，谈到兴奋时他们总是情不自禁地提高语速。这让我好像回到了第一次和导师谈话时的状态，只能做个忠实的、一言不发的听众。好在当他们发现我很久没说话时，就会把话题引到我可能熟悉的领域或者直接问我他们所谈论的现象在中国是什么情形，让我也能说上几句话。后来一位母语也不是英语但是在英语世界生活了多年的博后跟我说，她到现在也很难听懂那样自由交谈时的谈话，这话多少让我拾回了一些信心。但是我还是通过在小范围的交谈中多发言以及先多和语速较慢的同学交谈开始，去适应那种集体谈话的氛围和身边的人的口音。到学期结束的时候我已经能够跟得上同学们在Common Room中的聊天了，还能没有障碍在人们的自由谈话中发表自己的观点。 　　在本学期最后一次的同学聚会中，我提到自己恐怕是这个团队中英语说得最差的一个，我想这一点几乎是显而易见的，应该大家都这么认为。没想到在场的同学几乎一致地认为我的英语还是比另一位来自意大利的同学好一些，理由是我能够说出完整的长句子，而那位同学只能说短句子。倒数第二虽然不是什么好成绩，但对我真是莫大的鼓励，要知道，两个月前我曾想：要是我的英语能达到意大利这家伙的水平该多好啊！ 　　虽然做得不算成功，但有几个提高英语水平的小经验愿和大家分享： 　　1、自信是第一位的，相信自己能说好英语才敢大胆去说。 　　2、多开口说、和各种各样的人交谈。 　　3、别人说的时候认真的听，如果可能，听不懂时候请对方重复。 　　4、最好完全抛开母语集中练习英语，在连续的一段时间内说大量的英语往往产生质的飞跃。前面一点我没做到过（因为始终有中国人在身边），后面一点我深有体会（有时参加完一次外国朋友的聚会就感到英语一下子提高很多，而且更有自信了）。 　　5、向native speaker请教一些地道的说法，当你不清楚或拿不准该怎么说的时候，问问他们是怎么说的，有心的话还可以问问有多少种说法、每种说法有什么区别。这样的事我常做，我同办公室的两位本地同学就是我的语言顾问（Linguistics Consultant）。 思亲：走多远都忘不了爹娘 　　以前一直以为自己的是个感情上很坚强的人，能够放得下各种牵挂来专注自己想做的。离开家人一段时间才发现，其实自己对家、对亲人是多么的依赖。我现在每天都在想念自己新婚的妻子（好在她即将来爱岛和我团聚），想念我和她的父母，想念我们的兄弟姐妹，还有我们的小侄女，当然还特别特别想念年迈的外公，尤其是在这样特殊的节日里、在应该举家团聚的时刻。 　　最近听的和唱的最多的歌就是阎维文演唱的《母亲》和刘和刚演唱的《父亲》，有时在骑自行车的时候听都这些歌都能让我一阵阵酸楚。前几天我的QQ号被盗，有人借此向我的母亲要钱，父母二话没说就筹了些钱汇给“我”，这我再一次感受到他们对我的爱永远是那么的真挚和无私。由此我想到在我和外公、还有爸爸妈妈之间总是发生着一些似乎有些历史巧合的故事，不过在这些故事中他们之于我的始终是毫无保留的爱，我之于他们的则是无尽的遗憾和愧疚： 　　22年前，我曾偷偷拿外公的钱跑到学校门口的商店买零食吃。22年后，外公又在我远行前把自己节约下来的钱送给我做开销，让我在外地能吃得好点。 　　21年前，有人骗我说妈妈出事被送进了医院，我哭着跑到医院又一路哭着找回家。21年后，有人骗妈妈说我出事急需用钱，妈妈含着眼泪到银行汇款。 　　20年前，爸爸曾用自行车推着我到十多里外的医院看病、陪我住院治疗。20年后，我没能在爸爸犯病的时候和他一起到附近的医院做一次检查、了解下他的病情。 留学生：比什么不比什么 　　留学生们之间——包括不同项目的留学生之间和同一项目的不同留学生之间——是有所攀比的，但是应该知道基于学生的身份我们应该比什么、不比什么，下面是我对此的一点看法： 　　不比谁的导师地位高，比比谁的课业成绩好； 　　不比谁的交通工具拽，比比谁的语言进步快； 　　不比谁的网络好友多，比比谁的研究视野阔； 　　不比谁的实验配置牛，比比谁的论文质量优； 　　不比谁的收入福利旺，比比谁的学术成果壮； 　　不比谁的脚走遍西洋，比比谁的心常系爹娘。 　　当然，如果能够把视野放得更开阔一些，能够多和其他国家学生做比较，有那么点国际化竞争的意识，兴许这样的攀比会更有意义，比什么不比什么仍然是这六点意见。 　　终于赶在新年的钟声敲响前，把自己留学四个月来最有感触的几个方面做了些总结，谨以这篇年终总结迎接全新的2012。 　　祝愿各位朋友： 新年快乐，心想事成！ 　　祝愿天下父母： 身体健康，平安幸福！

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求SIRS传播动力学的相关仿真程序及简单说明

mouse1202000 2011-11-24 10:06

如题，仿真这个真是个大难题，求高手指点

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[转载]ANSYS对航空发动机仿真方案

热度 1 yaozongzhuan 2011-11-11 07:49

ANSYS对航空发动机仿真方案 第三章航空发动机仿真方案 1.航空发动机行业概况 　　1903年12月17日，美国莱特兄弟实现了人类历史上首次有动力、载人、持续、稳定和可操作的重于空气飞行器的飞行。这使得几千年来由少数人从事的飞行探索事业在后来的百年中发展成为对世界政治、经济、军事和技术，甚至人们的生活方式都有重要影响的航空业。 　　因此，从狭义上说，航空发动机是航空器飞行的动力，是航空器的“心脏”；从广义上说，航空发动机是航空事业发展的推动力，对航空器的性能和研制有着决定性的影响。 1.1.世界航空发动机发展历史 　　航空发动机百余年的发展历史大致可分为两个时期：第一个时期从莱特兄弟的首次飞行开始到二次世界大战结束为止。这个时期内，活塞式发动机统治了40年左右的时间。第二个时期是从二次世界大战结束至今，燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机，居航空动力的主导地位，开创了喷气时代。在燃气涡轮发动机的60多年发展历程中，大致经历了四次更新换代： 　　第一代是单转子亚音速喷气发动机。这一代发动机大多数在20世纪30～40年代研制，40年代末50年代初投入使用。压气机采用离心式和轴流式两种，总增压比在5左右，单管燃烧室，单级涡轮；推重比3左右。有代表性的机种有：美国的J47(TG-190)、前苏联的VK-1和法国的阿塔（Atar）发动机。 　　第二代是超声速涡喷发动机。这些发动机在第一代发动机的基础上有了许多创新，大都在50年代研制。主要技术特点是：双转子、进口导流叶片可调、超声速压气机、高温涡轮、推重比达到5左右。用这一代发动机装配的飞机都是超声速战斗机。代表机种有：美国的J79和前苏联的R11-300R。 　　第三代是超声速涡扇发动机。这一代发动机的研制始于60年代，主要技术特点是：涡扇发动机、核心机技术，2D设计、环形燃烧室、气冷涡轮、结构完整性设计、新材料、推重比8。这一代发动机的成长得益于全世界各种大型试验设备的建设、计算技术和制造技术的发展。用这一代发动机装配的飞机都是高性能超声速战斗机。代表机种有：美国的F404和F100、前苏联的AL31F和RD33、英国的RB199和法国的M88-2。 　　第四代是先进技术涡扇发动机。这一代从80年代中期开始发展，目前仍处于研制阶段。主要技术特点是：结构简单，抗撞击能力强，具有良好的耐久性可维护性；增加了不加力条件下的持续超声速巡航能力、采用2D喷管的有限矢量推力能力和隐身能力。第四代发动机的推重比为9～10。代表机种有：美国的F119、前苏联的AL-41F和英国的EJ200。 　　航空燃气涡轮发动机在60多年的发展历史中经历了众多技术进步，如表3-1-1所示： 表3-1-1航空燃气涡轮发动机的技术进步 　　目前，美、英第一、二代均已退役，第三代是现役主力机种。由于其性能先进，且还在不断改进改型，服役期比第一、二代长很多，估计将使用到2010年左右，俄、法、日、印、韩等国第二、第三代并存，以第三代为主。 　　第四代战斗机是美、苏冷战对抗时期开始研制的，原计划90年代中期装备部队。自苏联和华约解体后，是否还需要继续发展，在美国和西欧开展了一场大辩论。许多国会议员提出，将F15、F16经现代化改装后，就可以达到应付未来“地区冲突”的要求。在此影响下，德国曾一度退出欧洲战斗机EF2000发展计划。但辩论的结果认为：F15、F16经改装后，不能跨越“代”的鸿沟。为了满足“全球到达，全球力量”的战略目标，发展第四代战斗机是必须的。这场辩论使第四代战斗机的装备时间推迟了十年左右。第四代战斗机具有隐身、过失速机动、不加力超声速巡航、短距起降、超视距多目标攻击和装备更先进的航空电子与武器系统等许多特点，较之第三代具有全面优势。据报道，F22与F15相比，每飞行小时的维修工时降低约70%，其综合作战效能提高近10倍。但由于F22太贵，难以大量装备部队，又决定同时研制装单台F119发动机（推力增大型）的JSF联合战斗机，已有近10个国家参与该项计划。该机三种型别（常规型、短距起飞/垂直降落型和垂直起降型）的意向订货量高达3300架左右，总价达1800亿美元的订单已被马丁公司所得。美国将以联合战斗机JSF和F22这两种第四代战斗机轻重搭配跨入21世纪，从2003年起陆续装备部队，全面取代现役的第三代战斗机，成为美国、部分西方国家、甚至我国部分周边国家和地区21世纪上半叶的主战机种。 　　西方各国对航空动力技术的预先研究一向给予极大重视，开展了一系列大型研究计划。如美国军方早从50年代中期就开始实施航空推进技术探索发展计划；70年代初至80年代又相继实施了先进战术战斗机发动机计划（ATFE）、先进涡轮发动机燃气发生器计划（ATEGG）和飞机推进分系统综合计划；70年代末以来，美国政府（由NASA主持）也先后实施了发动机部件改进计划、高效节能发动机计划（E3）、先进螺旋桨计划和发动机热端部件技术计划（HOST）。正是这些研究计划，为各种先进军、民用发动机提供了坚实的技术基础，才使得美国达到了当今世界的领先水平，使军、民用发动机跨上了一个又一个技术新台阶。航空动力行业已成为世界各航空强国的军事工业和国民经济的重要支柱产业之一。 　　美国在研制第四代F119发动机的同时，从1988年起的15年内又投入50亿美元巨资，由军方与政府联合主持实施“综合高性能发动机技术计划”（即IHPTET计划）；英国则着手进行先进军用核心发动机第II阶段计划（ACME-II）。其共同目标是利用计算流体力学（CFD）、结构力学、燃烧、传热、新材料、新工艺、电子调节和计算机仿真等方面的最新成就，使推进系统的能力在现有基础上翻一番，预计2020年后有可能研制出第五代推重比为15～20的发动机。这意味着他们用15年左右的时间，在推重比、耗油率、成本等方面取得的技术进步，相当于过去30~40年的成就，充分表明世界航空发动机技术呈现加速发展态势。 1.2.我国航空发动机发展历史 　　我国航空动力行业经过几十年的建设，从无到有，由小到大，在维护修理、测绘仿制、批量生产、改进改型、民机开发等方面均取得很大成绩。新机研制和预先研究也取得可喜进展，共生产了近60000万台各型发动机，为建立一支强大的人民空军、海军和陆军航空兵，保障国家安全和促进国民经济建设做出了重大贡献。 　　但是，航空动力长期在测绘仿制中徘徊，走了不少弯路，与加速发展的世界先进水平相比，我国航空发动机大大落后了。我国现役军机大量使用的发动机，大都是仿制前苏联的产品或者是其改进改型，推重比为5～5.5左右，仅相当于国外早已淘汰的第二代水平；民机动力方面，目前生产的仍是仿制前苏联50～60年代的中小型涡桨发动机，干线民航机大涵道比涡扇发动机基本上还是空白；在航改燃机方面，80年代在成熟的航空发动机基础上改型了6种型号，生产了百余台，但仅占我国近800万千瓦燃机总装机容量的5%左右；从80年代初开始的高性能发动机关键技术预研，虽取得一定进展，但距工程应用还有一段较长的路要走；80年代中期开始研制的某发动机，虽已实现首飞，但距设计定型尚需时日。综合评估我国航空动力的总体技术水平，较国外相差一代半，落后约25～30年，而且这种差距还有进一步拉大的危险。我国航空发动机落后，已成为严重制约整个航空工业快速发展的“瓶颈”，这是不争的事实。造成这种局面的原因很多，“冰冻三尺，非一日之寒”，客观上航空发动机技术十分复杂，研制难度很大，花钱多，周期长，我国工业和技术基础相对薄弱，预研和型号经费投入不足；主观上对航空发动机研制的复杂性和规律性认识不足，对预研工作重视不够，技术储备少；摊子大，战线长，力量分散，型号品种多。在国际形势出现变化和动力技术快速发展的新形势下，却未能及时进行必要的结构调整和技术改造；引进仿制机种过多，总以为测仿来得快，40多年中先后测仿了来自国外的十多种型号，大都是当时该国的二、三流产品；尤为失策的是对引进技术未能很好地组织消化、吸收和创新，且引进往往挤掉或消弱了国内的新机研制；长期过份强调型号牵引，有了型号才有钱，对预先研究、打基础重视不够，预研投资强度太低，结果使基础薄弱，技术储备不足，许多关键技术没有提前突破，型号研制成了“无米之炊”，久攻不下，为了满足飞机对发动机的需求而不得不再来一轮新的引进、仿制，从而陷入“恶性循环”；在管理上，领导机构重叠，管理分散，政出多门，意见不一，缺乏稳定、权威的中长期发展规划，缺乏科学的决策程序，型号和大型预研项目的“上马”和“下马”，往往因机构调整和人事变动而出现大的变化；没有协调处理好发动机与飞机（平台）、型号与预研、全新研制与改进改型、自行研制与国外引进、工业部门和使用单位之间的关系；在工业基础方面没有安排好提前突破先进的关键材料和制造工艺。管理上滞后和指导思想上的 不适应，对发动机的发展有时甚至比技术上落后的影响更大。 　　事实上，早在上世纪60年代，周恩来总理就指出：我们的飞机得了“心脏病”。40多年过去了，这种状况并没有实质性的好转，国内民航干线客机动力已全部被国外所占领，而新研军机因没有自行研制的先进动力可用，不得不买装国外发动机。我军装备因动力而受制于人，形势十分严峻。根治飞机“心脏病”已刻不容缓，这是摆在我们面前严肃而又紧迫的任务。图3-1-1表明，从军用航空发动机最重要的性能指标“推重比”来看，我国航空发动机与国外发达国家对比呈现出剪刀差的落后趋势，我国航空发动机仿制生产起于50年代初，起步并不算晚，而70年代以后差距愈拉愈大，与世界航空发动机技术的加速发展态势形成巨大的反差！ 　　值得特别指出的是，我国周边国家日本早就与美国合作生产第三代F110发动机，并参与世界一流水平的大型民用涡扇发动机的国际合作研制，目前又正在与美、英合作研制飞行速度5倍声速的HYPR-9组合循环发动机，力图在高超声速推进技术领域抢占领先地位。印度自行研制的GTX-35VS双转子涡扇发动机，推重比7.5左右，预计2002年将装在他们自行设计的LCA轻型战斗机上首飞（后改用美国的F404-F2发动机）。他们计划在未来几年内对其现有的780架各型作战飞机进行大规模更新换代，使现役第三代飞机由目前的230架增加至560多架，还准备引进50架装有推力矢量喷管的俄制SU-30MKT战斗机，并计划在15年内生产150～200架。台湾地区虽未独自研制航空发动机，但在美国人帮助下，合资研制了FTE1042涡扇发动机，并成功地应用于“经国号”轻型战斗机（装备130多架）。此外继购买150架F16A/B之后，又引进60架幻影2000-5，明显地提高了装备水平，增强了空军实力。可以说，我国空军（包括海军航空兵和陆军航空兵）的装备，除了数量上仍占一定优势之外，其技术水平已经或即将被这些周边国家和地区赶上和超过。这种严峻的形势，对我国国家安全已构成严重威胁。对此我们应有高度警惕和足够的认识。 1.3.新世纪我国航空动力具有良好的发展机遇 　　虽然我国还没有一台自行研制的发动机投入使用，但经过半个世纪的努力，我们进行了多个型号研制，开展了推重比8和推重比10发动机这两项大型预研工作，建成了包括大型高空台在内的基本配套的试验设施，形成了较强的制造加工能力。特别是改革开放20多年来的快速发展和对外合作，为21世纪航空动力的快速发展打下了较坚实的技术和人才基础。 　　过去航空产品的设计主要是依赖于各种试验，使得航空产品尤其是航空发动机的研制周期长、耗资多、风险高。近年来，由于信息技术特别是计算机辅助工程仿真（CAE）和计算流体力学（CFD）技术的发展以及大量试验数据的积累，20世纪90年代以来，在西方航空发达国家引发了一场设计技术的“革命”，初步实现了从“传统设计”向依靠计算机数学模型优化计算和虚拟现实仿真“预测设计”的转变，从而大大减少了试验工作量，提高了设计的成功率，既节约了经费，又缩短了研制周期。使发动机的研制周期从过去的10～15年缩短到6～8年甚至4～5年，试验机也从过去的40～50台减少到10台左右。 　　我们若能牢牢抓住这个机遇，在我国预研和型号已取得成果的基础上，再加大力度引进、消化一些国外的先进软件，建立一套中国自己的航空动力设计体系和数值仿真系统，提高设计“起跑线”，发挥“后发优势”，不再重复西方几十年所走过的老路。这是我国航空动力走出困境，以较少的投入、较快的速度缩短与国际先进水平差距的有效途径，也是实现跨越式发展的难得机遇。 2.航空发动机研制中的典型CAE问题 　　如前所述，计算机辅助工程分析技术已经在西方航空发达国家引发了一场设计技术的“革命”，在航空发动机领域更是如此。其最直接的效益就是：大大减少试验工作量、提高了设计成功率、节约研制经费、缩短了研制周期。 　　现代航空发动机设计对CAE分析的要求呈现三大趋势：一是对分析的精度要求越来越高、二是需要分析的对象越来越庞大和复杂（系统级分析）、三是对多物理场耦合分析尤其是流固耦合分析的需求越来越多。下面简单罗列一些航空发动机研制过程中的典型CAE问题以供参考，在下面几个章节中，我们会针对这些问题予以更详细的说明并提出ANSYS的解决方案。 与结构力学分析相关的典型问题有: 　　压气机和涡轮的叶片、轮盘等重要构件在考虑温度、气动力、高速旋转离心力等载荷作用下的强度、振动以及高低周疲劳计算； 　　高低压转子系统以及与支撑结构相耦合的转子系统在考虑温度、气动力、高速旋转离心力和陀螺力矩等载荷作用下的动力特性（转子动力学）和不平衡响应计算； 　　齿轮、轴承、传动轴、机匣、管路系统以及其它辅机系统在相应复杂载荷和约束条件下的结构强度、振动、疲劳计算； 　　叶片鸟撞、包容性、抗异物损伤等高度非线性结构动力计算； …… 与计算流体力学分析相关的典型问题有 单/多级风扇、单/多级压气机、单/多级涡轮、进气道、喷管等零部件气动计算； 燃油喷射和雾化、燃烧室/加力燃烧室燃烧分析； 涡轮盘、涡轮叶片、燃烧室、喷管冷却分析； 飞机/发动机匹配气动计算，以及多相流模拟发动机地面吞水试验；…… 与计算电磁学分析相关的典型问题有 多/全电发动机耐高温高性能磁悬浮轴承、启动发电机等关键零部件电磁特性计算； 电气化传动附件电磁特性及EMC/EMI计算；…… 需要高性能计算的多物理场耦合计算问题示例 风扇和压气机叶片的气动-结构耦合分析； 涡轮叶片、涡轮盘、燃烧室以及喷管的气动-热-结构耦合分析； 磁悬浮轴承、启动发电机电磁-热-结构耦合分析；…… 3.航空发动机结构力学计算需求及ANSYS实现 　　计算结构力学分析是航空发动机领域最重要、也是最早并且获得了最广泛应用的CAE方向。航空燃气涡轮发动机对性能、安全性、可靠性、耐久性、适用性的要求非常高，其重点就是体现在对结构强度、振动和寿命的设计要求上。计算结构力学分析的所有应用方向在航空燃气涡轮发动机的设计中都有很强的需求，本小节中我们将对这样一些主要分析领域的特点和ANSYS解决方案予以简要说明。 3.1结构静力分析 　　结构静力分析是计算结构力学分析领域中的最基础应用方向，在航空燃气涡轮发动机中，几乎所有零部件都会涉及重要性、程度和精度要求不等的静力计算问题，其主要目的是获得结构件的静强度和静刚度，并为后续的其它分析要求服务。 3.1.1.线性静力分析 　　线性静力分析通常适用于支承及传力框架、机匣、附件设备等对保形及刚度要求较高的零部件，有时也用于对叶片、轮盘等重要构建的前期分析。比如，在发动机总体结构中，支承刚度往往是影响整机振动的关键因素，必须对支承刚度进行分析。发动机常用的弹性支承元件包括弹性环、鼠笼和拉杆等。通过有限元静态分析，求得在一定载荷作用下结构的变形，进一步得到结构的刚度。 　　对于CAE程序而言，线性静力分析在技术层面上早已不是难题，可能存在的问题通常仅限于对大型问题的方便建模以及有效求解（例如，复杂叶片结构的全自动六面体协调单元网格划分、发动机整机结构的刚度和模态分析等）。在对大型问题的方便建模方面，ANSYS提供诸多全球独一无二的领先技术来完美解决，比如AWE环境下与CAD的双向参数传递技术、复杂装配体自动识别技术、AI*Environment的基于拓扑映射的网格雕塑技术、复杂结构全自动六面体网格划分（ANSYS高级网格模块），等等；在求解方面，ANSYS也提供一系列独具特色的高效求解器，比如拥有众多专利技术的迭代求解器（JCG、ICCG、PCG等），以及大量的网络分布式并行求解器（DDS、DPCG、DJCG等）。 3.1.2.弹塑性/蠕变等材料非线性静力分析 　　航空燃气涡轮发动机CAE分析中非常普遍地会遇到以弹塑性/蠕变为代表的材料非线性问题。从理论上说，任何结构分析都应该是非线性的，线性分析只是对其在低强度、小变形状态下的假设而已。发动机中的高速旋转部件，如叶片、盘、鼓（以弹塑性分析为主），以及高温部件，如涡轮、燃烧室、喷管等（以蠕变以及弹塑性与蠕变组合作用分析为主）均存在不可忽视的材料非线性行为，在准确的强度/寿命校核中必然要考虑到各种复杂的材料非线性因素。 　　材料非线性是一种非常复杂的物理现象，在工程设计和分析中，要获得满意的仿真结果，必须很好地理解和准确地描述材料行为特性，但要做到这一点是比较困难的，Lemaitre和Chaboche曾经用如下很形象的例子描述了材料特性的复杂性： “在室温下的一块钢材，可以认为是： 常规结构分析中的线弹性材料； 振动阻尼问题中的粘弹性材料； 在非常大的载荷作用下，是理想塑性材料； 要精确计算永久变形时，它是具有硬化特性的弹塑性材料； 对于应力松弛问题，又有弹性粘塑性特性； 当计算成型极限时，它是延展性破坏； 当计算寿命极限时，它是疲劳破坏；……” 　　因此，在什么情况下用什么材料模型，与分析者所关心的现象相关。ANSYS通用结构力学分析所提供的非线性材料本构非常复杂和宽泛，计有：20种率无关弹塑性模型，125种组合蠕变模型，7种粘塑性模型，以及粘弹性、混凝土、D-P、垫片、铸铁、形状记忆合金等等，可最大限度地满足航空发动机分析中的需求。同时，ANSYS的材料模型具有很多独特特性，比如： 　　多线性随动硬化模型允许直接输入实验数据； 　　Chachoche模型可与数个非线性随动硬化模型组合以模拟材料的复杂循环特性（如棘齿效应、循环稳定、循环硬化和软化等）； 　　Hill屈服准则及其与各种强化模式的组合可模拟各种各向异性材料的非线性特性（如定向结晶和单晶涡轮叶片、复合材料风扇叶片和机匣等）； 　　ANSYS提供线性和非线性回归算法，用户可直接输入材料的试验数据即可获得其材料参数值，该功能适用于所有超弹模型、粘弹模型和蠕变模型。 　　在最常用的弹塑性材料方面，ANSYS所提供的丰富模型可以综合考虑单调硬化、包辛格效应、循环硬化或软化、棘齿效应以及记忆效应（形状记忆合金）等等，已经是非常的完善了，除此之外，ANSYS还提供了诸多在航空发动机设计中会遇到的较特殊的非线性材料模型，包括： 铸铁 　　铸铁由于其石墨颗粒的作用使其呈现与其它金属材料显著不同的塑性特性：在拉和压两个方向上有不同的屈服强度、塑性流动特性和硬化特性； 粘弹性 　　ANSYS中的粘弹性模型是Maxwell模型的通用积分形式，其松弛函数由Prony级数表示。该模型功能全面，Maxwell、Kevin和标准线性实体都是其特殊形式，全面支持亚粘弹性和大应变超粘弹性。大应变超粘弹性基于Simo建议的列式，粘弹性行为的定义分为超弹性和松弛两个部分，所有的ANSYS超弹性材料模型都可采用粘弹性选项（PRONY）。 粘塑性和蠕变 　　ANSYS程序提供几个选项用于模拟材料的率相关行为，包括蠕变，蠕变选项又含一系列适用于常规蠕变分析的蠕变法则。率相关选项是一种“过应力”模式，主要用于冲击载荷问题。程序还提供Anand模型，它最初是用于模拟高温金属的成型过程，如辊压、深拉等，该模型采用一个被称为“变形阻力”的内部变量来考虑对材料非弹性流动的各向同性阻力作用，因而也能模拟材料的硬化和软化行为，现在已广泛应用于其它领域，比如分析电子封装的焊接连接等。 超弹性 　　超弹性材料的应用十分广泛，比如用于密封的橡胶环等。橡胶等超弹性材料的非线性是很严重的，体现在： 非常大的应变水平（可达百分之几百！）； 材料的应力和应变呈高度非线性关系； 材料近似或完全不可压； 有很强的温度相关性； 通常并不单独存在，而是与金属等其它显著不一样的材料之间有很大的相互作用。 　　ANSYS超弹性材料模型有很多种类，用户可根据实际材料的实验特性等来选择合适的模型。对于超弹应用而言，ANSYS程序本身从求解器、单元技术以及解算策略等方面都进行了完善的设计，具有很好的效率和效果。 垫片材料 　　垫片通常在装配零件之间起密封作用，是由诸如铁、铜、橡胶、复合材料等多种材料做成的一个很薄的构件。垫片的主要变形通常限制在其法线方向上，其膜（平面内）和横向剪切等方向对刚度的贡献非常小，可以忽略不计。垫片材料通常都是受压，具有很强的非线性特性，当压力撤消时，其卸载行为非常复杂。 　　ANSYS垫片材料允许以表格的形式直接输入试验测量的加载过程和多个卸载过程的“压力－闭合量（垫片上下表面之间的相对位移）”曲线数据，如果无卸载数据，则材料的卸载曲线与加载曲线一致。对于复杂的垫片连接分析，ANSYS还提供了很多高级选项，比如：允许有初始间隙、拉伸应力限值、稳定刚度等等。同时，ANSYS还专门开发了一系列“界面”单元来专门用于垫片分析，包括4节点四边形、6节点四边形、8节点六面体、16节点六面体、12节点棱形体等适合于各种二维和三维应用的单元。 　　ANSYS的其它非线性材料种类就不在此一一介绍了，有兴趣者可从相关资料中去了解。最后值得一提的是，ANSYS不但支持数量庞大的材料本构模型，而且提供了一个具有良好逻辑关系的树状菜单结构来让用户很方便、很准确地定义材料参数（尤其是一些复杂的组合材料本构）。这些材料本构的特性参数都可以是与温度相关，直接在软件界面上定义。 3.1.3.接触/摩擦等状态非线性静力分析 　　以接触为代表的状态非线性分析问题在航空燃气涡轮发动机设计中非常普遍地存在：叶片榫头与轮盘榫槽之间的接触、带冠叶片的冠间接触、传动齿轮之间的啮合接触、轴承内的接触、各种各样的装配接触等等。 　　模拟两个实体之间相互作用（通常还要考虑摩擦、热、电或其它形式的能量交换）的能力对于一个分析软件来说是非常关键的，事实上，接触分析能力已经成为判断非线性分析程序优劣的一个最重要标准。同时，接触分析的性能和鲁棒性、接触对的定义及其属性管理的方便性、有效的纠错工具等几个方面是考察非线性软件接触分析能力的三个指标。 　　早在ANSYS2.0版本，ANSYS即具有了接触分析能力，数十年来一直根据高级分析的需要而不断地采用最新的接触算法和技术，表3-3-2简要概述了ANSYS的接触分析特性： 　　ANSYS最早开发的接触单元是Contac12和Contac52，分别用于模拟二维和三维状态下的点对点接触，单元的基础算法是罚函数法和弹性库仑摩擦模型，是所有单元中最简单的。 　　后来开发的Contac48和Contac49是可用于通用接触问题的点对面接触单元，采用带拉格郎日增量的罚函数法以提高兼容性，其主要特点有：允许大滑动、有摩擦或无摩擦、支持热接触等等。虽然这些单元可以模拟高度非线性接触问题（比如金属成型、辊压等），但由于点对点和点对面接触单元需要人为调整罚刚度，比较难以使用，而其最大的缺点是不能很好地与高阶实体单元配合以模拟复杂曲面接触。 　　事实上，在现在的ANSYS程序中，12/52、26、以及48/49等接触单元的主要作用是提供与老版本的兼容性，在新版本中都推荐采用融合了最新技术和ANSYS独特技术的新一代接触单元，下面对这些新一代单元的主要特点做简要说明。 面对面接触 　　接触分析功能在1997年的ANSYS5.4版本就开始了一个质的飞跃，最初，一系列面对面接触单元（169到174）提供了刚对柔面面接触能力，虽然也是基于增广拉格朗日罚函数法，但与以前有很大的不同。在缺省情况下，程序将罚刚度与多种参数相关联（包括相邻单元的尺度、附着实体的材料特性等），无需用户提供罚刚度的绝对值，但可通过一个无量纲缩放系数来修正缺省值，这对于以弯曲变形为主的接触分析是相当必要的。目前的算法已改进为可根据其附着实体单元的应力来自动修正接触单元罚刚度。 　　169-174接触单元的计算结果具有很好的可视性和可用性，其输出的结果数据是基于应力的形式而非力的形式。即使针对大型问题，这些接触单元的数值算法也非常有效，无需使用诸如自适应下降等试探性的手段即可很好地收敛。 　　171-174接触单元在ANSYS5.5版本就扩展为支持柔对柔面面接触的通用接触单元，这些单元采用的独特的基于高斯点的接触算法具有非常强的优势：可完美地与诸如20节点六面体单元、10节点四面体单元、8节点面单元等高阶单元结合使用，这是其它接触算法无法做到的，这也是为什么很多有限元分析程序在作接触分析时都要求用户最好采用低阶单元，而这在模拟复杂结构时要想有效地获得高精度是非常困难的。当然，ANSYS的这些单元类型也提供基于节点的接触算法作为补充，以用于一些特殊情况。 　　采用高阶接触单元的优势是：高阶单元以二次函数的方式模拟曲面，而低阶单元只能以一个个小平面来近似模拟曲面。这一点在航空燃气涡轮发动机设计分析中是非常重要的：由于对计算精度的高要求，尤其是针对叶片、轮盘等部件，通常必须采用高阶单元进行强度分析，ANSYS唯一提供了支持这种高阶单元接触的精确算法。 　　基于高斯点的接触算法避免了“锐角相交时接触方向的不明确性”，这样，目标表面可以采用较粗的网格划分。同时，这种算法也避免了节点接触算法中通常会遇到的“滑过边界”问题。ANSYS的这些接触单元还提供大量的、在某些情况下非常有用的特殊接触分析能力，包括单边和单面接触、绑定接触、无分离接触、粗糙滑动接触等。同时，ANSYS的接触分析功能还扩展到模拟壳体与壳体、壳体与实体等的固连装配，即多点约束（MPC）。 　　ANSYS程序采用一个功能非常强大的“接触管理器”定义、修改、管理、以及后处理观察复杂构件间的复杂接触关系，其“接触向导”功能帮助用户快速地定义各接触面及其特性参数，并有很多实用工具实现诸如观察初始接触状态、接触方向、以及根据需要修改接触特性（比如反转接触法向等）。同样，ANSYS后处理程序中也提供了很多手段来更好地观察和理解接触分析的结果。 　　技术的发展是无止境的，最新版本的ANSYS在新一代ANSYSWorkBenchEnvironment（AWE）的环境下，实现了自动接触定义功能。对于象发动机整体分析这样的由数百个零部件构成的复杂装配体，如果用手工的方式来一一定义接触，将是一项非常烦琐的工作，而在ANSYS中，所有的事情都由程序自动完成了。 　　对于耦合场分析而言，这些接触单元所具有分析功能是前所未有的：可以模拟电－磁－热－结构耦合接触问题（如点焊过程的模拟）、热接触的热传导系数可以是接触压力或温度的函数、可以定义接触面闭合时的热传导特性和接触面分开时的热对流和辐射特性、可以进行摩擦生热分析以及控制摩擦生热量在摩擦体之间的分配、与CFD功能配合模拟装配缝隙在流体压力作用下的涨开和流体泄漏…… 拉格朗日乘子法 　　接触分析是一个很宽泛的概念，目前还没有哪一种算法能有效地涵盖所有的应用需求。前面提到的增广拉格朗日法虽然适用性很强，且能解决大量的复杂接触问题，但该算法会产生一定量的“接触穿透”（接触穿透通常都是一个非常小的数值，可忽略不计，算法本身也提供很多选项来改善该数值）。对于需要获得完美接触相容性的问题（即要求穿透量为零），最新版本的ANSYS新一代接触单元提供纯拉格朗日乘子法以增强对穿透量的约束（该算法完全避免输入罚刚度），且避免了常规拉格朗日乘子法的一些诸如收敛困难、求解量增加等缺点。这一点在航空发动机设计分析中也是非常重要的，其高精度计算要求需要获得完美的接触相容性，以此才能准确地判断诸多的接触破坏问题，比如榫头接触面的应力剥落现象等。 3.1.4.大变形几何非线性静力分析 　　航空燃气涡轮发动机的叶片变形量直接关系到间隙设计的好坏，所以必须对叶片的变形进行分析，尤其是风扇叶片。现代大功率涡扇发动机由于气动性能的要求常常设计成大展弦比或掠型，叶片在离心力和气动载荷下，其变形量远远超过线性小变形有限元分析的适用范围，必须进行非线性的大变形分析。 　　大变形分析其实仅是几何非线性的一种，ANSYS支持所有的几何非线性分析，除了大变形以外，大转动、大位移、大应变、应力强化、旋转软化、压力载荷强化等所有的几何非线性问题在ANSYS中均有专门手段予以完善解决。这些几何非线性类型在发动机设计中都是非常有用的，比如，旋转软化这种在其它分析程序中难以见到的分析功能非常适合于叶片动力设计分析，它完整地考虑了动刚度的对叶片动态特性的影响，类似的还有应力强化等，后续我们还会详细介绍它。 3.2.结构动力分析 　　航空燃气涡轮发动机是高速运转的复杂机构，对动力学的分析需求历来是重中之重。而其中叶片振动分析、转子动力学分析等又是最重点关注的问题。对于叶片振动来说，据统计资料说明，叶片的损坏事故（裂纹、断裂等）绝大部分是由于振动引起的；通过试验也证明，如果叶片振动幅度降低10％，其寿命将增加10倍！由此可见振动分析、优化结构设计以降低振动的重要性。叶片的振动通常有四种类型：气流尾迹引起的强迫振动、颤振、旋转失速、以及随机振动，其中前两种振动的危害性最大。 　　对于实际叶片，重要的是自振频率、振型和振动应力三个因素。叶片的自振频率范围很广，从数十赫兹（如风扇叶片）到数万赫兹，但其中以低频振动最为危险。一般情况下，频率越高，振幅就越小，危险性也就越小。在叶片振动分析中，重点是进行准确的模态分析，并以此为基础进行谐响应分析、随机振动分析、颤振分析等，以全面而准确地了解叶片的振动特性（如振动应力等）。下面就对这些分析内容作简要描述。 3.2.1.模态分析 　　航空燃气涡轮发动机中的模态分析通常有这样一些类型：叶片在静止和旋转预应力状态下的固有模态计算、叶片/轮盘组合体在静止和旋转预应力条件下的循环对称模态计算、整个转子系统在静止和旋转预应力状态下的固有模态计算、整个发动机系统在静止和旋转预应力状态下的固有模态计算、等等。模态分析是其它几乎所有动力分析类型的基础，其分析精度直接关系到各种后续动力分析的效果好坏，因此，需要特别高的技术要求，主要体现在以下几点： 　　要能考虑预应力影响（应力强化）：在旋转预应力状态下，叶片振动模态和静止状态有本质差别，频率和振型都会发生变化，通常同一阶次模态的频率都会有较大幅度的提高。ANSYS通过两步走的方式可直接考虑预应力影响，即先做一个在转速和气动力作用下的静力分析，然后再在模态分析中打开预应力开关即可； 　　要能考虑旋转软化的影响（动刚度）：对于象风扇这样的大展弦比叶片，大变形引起的动刚度会使叶片变得更“柔软”，降低其模态特征频率。ANSYS模态分析中的“SpinSoft”选项正是用来考虑此项影响的； 　　要能考虑各种阻尼的影响（复模态）：任何真实结构在动力状态下都会受到阻尼的影响，其特征值体现为复数形式（虚部为特征频率，实部表征其稳定性（振幅的指数增加或降低））。ANSYS在模态分析中可以考虑多种阻尼：α阻尼（总体质量阵乘子）、β阻尼（总体刚度阵乘子）、材料相关阻尼、单元阻尼等等，在后续的响应分析中，还可以考虑频率相关阻尼（恒定阻尼比、模态阻尼比）、频率无关阻尼等等，以完整地记及各种阻尼对结构动力特性及响应的影响。值得指出的是，在航空发动机转子动力分析中，油模（薄层液体）阻尼对动力特性的影响非常显著，ANSYS提供了专门的手段来自动计算此阻尼并用于随后的动力分析中。我们在下面的“转子动力学计算”一小节中会详细谈到此点； 　　要能方便地进行循环对称模态分析：叶片/轮盘结构是典型的循环对称结构，利用其循环对称性进行模态分析能极大地提高解算效率。ANSYS提供了极其完善的循环对称模态分析功能（除此之外，还能进行循环对称静力分析和屈曲分析），包括专门的分网工具、定义命令和菜单等，在常规静态/预应力模态分析流程的基础上仅增加3个命令即可完成循环对称静态/预应力循环对称模态分析。同时，ANSYS很多独特特点使循环对称模态分析更具实用性，比如，它可以不要求扇区上下截面的网格完全匹配（这在很多情况下是难以做到的）； 　　要具有模态综合分析能力：对于象转子系统以及整机系统这样的系统级模态分析，如果没有模态综合分析能力，在设计上哪怕仅仅只对某个部件做一定的修改，也需要整个系统重新进行模态计算。ANSYS的模态综合分析（CMS）能力可以高效地解决这个问题：各零部件独立进行模态分析，通过CMS形成整体模态，单一部件的修改仅需重新计算该部件的模态并重新综合即可。 　　综上所述，ANSYS为航空燃气涡轮发动机发动机的各种零部件模态分析提供了非常完善的手段，可综合考虑各种影响模态分析的因素，为准确地进行其它动力响应分析提供了可靠的保障。 3.2.2.谐响应分析 　　谐响应分析用以确定结构在呈正弦变化的周期性激励作用下的动力响应（变形、应力等），也就是通常所说的共振响应分析。航空燃气涡轮发动机中诸多的零部件的振动强度分析都需要使用该分析功能，比如：叶片在周期性尾流作用下的响应计算、旋转失速状态下的气流激振、转子系统不平衡响应计算、支承系统及整机系统谐响应计算，等等。 ANSYS谐响应分析提供了一套完整的技术体系满足航空发动机各种谐响应分析的需求： 丰富的算法：ANSYS谐响应分析提供全方法、模态叠加法、凝聚法三种计算模式； 能考虑各种阻尼影响：三种计算模式均可考虑各种阻尼效应； 能考虑预应力影响：三种计算计算模式均可考虑预应力影响，这对转动部件非常重要。 3.2.3.响应谱和随机振动分析 　　航空燃气涡轮发动机在飞行过程中会受到诸多复杂载荷的作用，比如飞机传给发动机的复杂载荷谱、由于叶片对气流的干扰和气流振荡燃烧等因素引起的噪声激励等，这些激励载荷的频率非常宽广，激励载荷并没有一个明确的载荷－时间历程，或载荷－时间历程由于太复杂而无法一一计算，这就需要用到谱分析技术。谱分析的实质就是将一个由复杂“载荷－时间历程”所需的规模庞大的时域瞬态计算问题转化为一个相对简单的频域“响应谱”分析问题，响应谱分析所获得的是结构在载荷作用下动力响应的最大值或响应的概率值（随机振动分析）。 　　ANSYS响应谱分析功能同样提供了一套完整的计算技术，分析方法包括单点响应谱、多点响应谱、PSD（功率谱密度）随机振动计算等。谱的类型可以是力、位移、速度、加速度等，且在分析中可以考虑包括材料阻尼、恒定阻尼比、模态阻尼等多种阻尼因素的影响。 3.2.4.气弹颤振分析 　　气弹颤振属于“自激振动”，由气动力、结构（弹性）力、以及惯性力三者相互作用而引起。颤振时，叶片的振型及频率都大致与自由振动的情况相同（包括弯曲及扭转振动）。它与前述谐响应、响应谱等强迫振动分析的不同之处在于它不伴有任何带频率（扰频）的激振力，颤振的频率基本由叶片自身的几何尺寸及材料性质所决定。航空燃气涡轮发动机叶片的颤振通常有这样五类：亚音速失速颤振、亚音速非失速颤振、超音速失速颤振、超音速非失速颤振、堵塞颤振等，其中最重要的是亚音速失速颤振。这些颤振形式的共同特点都是在来流达到某个特定速度（颤振速度）时，流体对叶片的振动不再是起阻尼作用而是提供维持或增强叶片振动的激励力。 　　颤振的发生是非常危险的，ANSYS提供了一套完整的预测叶片颤振速度（颤振裕度）的技术，它用Structural结构分析模块计算叶片结构的自振特性，用LinFlow边界元法流体分析模块计算流体激振力，并用该模块提供的两种气弹颤振计算方法计算颤振速度：V-g法（也叫K方法或美国方法）和P-k法（也叫英国方法），这两种方法都是类似的，通过迭代方法求解临界颤振速度。 3.2.5.转子动力学分析 　　高速旋转状态下转子的振动形态是一种复合的运动状态：转子既要绕转轴本身的轴线旋转，同时又要绕两轴承中心的连线旋转，前者称为自转，后者称为公转或进动，这种复合运动的总称为涡动。在转子不平衡力驱动下，转子一般作同步正进动，当转子进动转速等于转子固有频率时，转子出现共振,相应转速就称为该转子的临界转速。 　　虽然转子动力学计算与转子系统在旋转预应力条件下的模态固有频率计算有相似之处，但计算转子临界转速必须要考虑旋转结构涡动时产生的陀螺效应（哥氏惯性力矩与离心惯性力矩）对转子临界转速的影响（其影响程度也随转子的具体结构而异），这是转子临界转速计算同其他非旋转结构固有频率计算的差异所在。 　　一般有限元程序均不具备计算转子临界转速的功能，但ANSYSStructural通用结构力学分析模块则提供了两种临界转速计算方法供用户选择： 　　第一种方法是将转子系统简化为梁结构，用BEAM4或PIPE16单元建模，这两种单元都可输入其自转角速度并提供陀螺阻尼矩阵计算选项，直接考虑陀螺效应； 　　第二种方法不用任何的简化，直接以三维实体的方式计算转子临界转速。这主要得益于ANSYS的两项独特功能：基于部件的旋转速度施加（针对多转子系统的临界转速计算）和旋转软化（SpinSoft）计算选项。旋转软化实际上就是“动刚度法临界转速计算”，直接考虑了陀螺效应对转子刚度的影响。 　　对于支承刚度和阻尼，这两种方法都可用ANSYSCombin14弹簧阻尼单元来建模，直接输入刚度和阻尼即可。在支承刚度和阻尼未知的情况下，也可直接在ANSYS中予以解算：前者对支承结构（包括轴承）进行静强度（刚度）计算即可完成，对于后者，由于通常都是轴承的油膜阻尼，ANSYS专门提供了独具特色的油膜单元FLUID136、FLUID138和FLUID139，分别用于计算油模的挤压、粘性和滑动阻尼。 3.3.高度非线性冲击动力分析 　　航空燃气涡轮发动机在高度非线性冲击结构动力学方面的分析需求主要有三个方面：发动机鸟撞过程模拟、机匣的叶片包容性分析、以及发动机抗异物损伤能力计算。 3.3.1.航空发动机鸟撞过程仿真 　　据概略统计，全球每年大约发生1万次鸟撞飞机事件，国际航空联合会已把鸟害升级为“A”类航空灾难。鸟撞对航空器尤其是发动机的破坏是灾难性的：一只0.45千克重的飞鸟与时速500公里的飞机相撞时，冲击力为8000多公斤，足以使发动机叶片或外罩等严重变形或断裂，造成灾难性后果。因此，航空发动机的抗鸟撞性能一直是设计者追求的目标，现代发动机研制时都要进行鸟撞物理试验，从最初的每只0.8公斤的单鸟撞击到现在的每只3.6公斤的多鸟撞击试验，通常要求发动机在鸟撞后仍保持足够的推力和能够继续飞行约20分钟。对于现代设计来说，由于鸟撞物理试验费用昂贵、周期长、难以提供足够的信息，因而通常都只是验证性的试验，在研究过程中，利用计算机进行有限元仿真模拟的技术得到广泛的采用，并成为主要的研究手段。 　　由于极高的撞击速度，飞鸟撞击发动机的过程发生在很短时间内，一般为50毫秒左右，此过程中飞鸟肌体将发生流动变形和解体而四处抛洒，发动机结构亦将产生大变形，甚至发生破坏，例如发动机风扇叶片断裂等。同时，结构的动态响应将在较长时间内持续发生，但令人感兴趣的时间段一般不超过100毫秒。利用计算机模拟鸟撞时，分析程序必须具备的功能是： 飞鸟物理材料的描述； 飞鸟流动变形以及破碎的描述； 飞鸟与飞行器接触的描述； 飞行器结构大变形、侵彻和破坏过程的描述； 针对大型数值问题的求解能力。 　　当前，世界范围内对鸟撞进行分析仿真所广泛采用的工具为ANSYSLS-DYNA，LS-DYNA是著名高度非线性有限元显式求解程序，主要用于分析结构在高速撞击、爆炸等动载荷下的动态响应，同时具有强大的流体功能，可进行流体/固体耦合分析。包括Boeing、GEAircraftEngines、PrattWhitney、Rolls-Royce、LockheedMartin、LoralVoughtSystems等在内的著名航空航天器及动力设备厂商，以及包括JetPropulsionLab、NASAGlennResearch、MIT、Oxford等在在内的高级研究机构，都在采用LS-DYNA进行包括鸟撞在内的发动机/飞行器结构动力及安全性分析。 　　飞鸟在高速撞击时将产生强大压力，足以使金属材料发生变形和破坏。在这样的变形条件下，飞鸟的材料呈流体。LS-DYNA中的飞鸟材料采用流体动力材料，此种材料除定义一般材料性质，如密度、粘度外，附加的状态方程用于定义其流体属性，如可压缩性，飞鸟破碎的参数等。 　　以前，人们在进行鸟撞问题分析或实验时主要关注结构（飞行器）的变形和响应，对飞鸟变形过程不够重视。导致这样问题可能的原因主要包括：1.早年程序中单元的变形能力不足以模拟飞鸟的流动和破碎过程；2.从鸟撞的整个物理过程来看，飞鸟对结构是唯一载荷，但载荷的大小不仅决定于飞鸟的动能，还与其流动过程以及破碎的时间密切相关。即正确描述飞鸟的流动和破碎过程对整个分析至关重要。以前的研究对此认识有欠缺。LS-DYNA提供三种方式： 采用LAGRANGE或ALE（任意欧拉-拉格朗日）； 采用EULER两种类型单元描述飞鸟的流动和破碎； 采用SPH光顺质点描述飞鸟的流动变形和破碎。 　　LAGRANGE或ALE的变形能力很大，足以描述与结构分离前的变形；EULER单元可正确描述任意程度的变形；SPH算法可准确描述飞鸟的解体和碎裂。 LS-DYNA在处理飞鸟与飞行器的接触过程中亦提供三种方式： 当采用LAGRANGE（或ALE）描述时，使用结构/结构接触算法； 当采用EULER描述时，使用流体/结构耦合算法； 当采用SPH描述时，使用SPH通用接触算法。 　　对于结构（主要是发动机叶片），可使用LS-DYNA附加破坏算法的结构材料，例如弹塑性破坏材料（金属叶片、金属外罩）或可考虑失效的叠层复合材料（如复合材料风扇叶片、复合材料外罩）等。 3.3.2.航空发动机叶片包容性分析 　　为了提高推进效率，现代大型航空发动机通常都由核心机和风扇系统构成，由于涵道比不断提高，风扇叶片也越来越大，通常每个风扇叶片重达20～25公斤，风扇叶尖速度可达300～600米/秒。同时，由于风扇叶片最容易受到鸟撞和异物冲击，严重时叶片发生断裂，释放出极大的动能。按照适航性要求，断裂的风扇叶片必须要包容在风扇机匣内，否则，叶片穿透机匣后一旦击中飞机油路系统或机舱，灾难性事故就难以避免。 　　发动机风扇叶片和风扇机匣通常由特种复合材料或钛合金等构成，要模拟这种高速冲击和侵蚀过程，要求软件必须能： 具有带失效的、能描述复合材料在高速状态下的特性的材料模式； 具有良好的变形体接触和侵蚀接触算法。 　　LS-DYNA具有7种带失效的复合材料模式和10种带失效的金属材料模式；53种变形体接触和3种侵蚀接触算法，综合运用这些功能，可以良好地模拟叶片与机匣的高速碰撞和破坏过程。 　　另外，为了增强风扇机匣的包容效果，通常会在机匣上缠绕高强度纤维织物（如凯芙拉碳纤维等），这些质量轻、强度高、韧性好的纤维材料能有效地包容穿透了金属机匣的叶片和机匣碎片。这些纤维织物在LS-DYNA里也可进行有效的模拟，前一页右下图即为ARA公司用LS-DYNA分析的一种用于发动机包容的纤维织物结构，该研究项目由FAA资助。 3.3.3.发动机异物损伤（FOD） 　　航空发动机在工作过程中，由于强大气流的作用等因素，在起飞或降落过程中，往往会吸入诸如小石子、飞机轮胎碎片、螺钉螺帽等（法航协和飞机失事就是因为发动机吸入轮胎碎片造成的），高速转动的发动机部件一旦与这些异物相撞，会发生严重变形甚至破坏，与叶片包容的算法类似，LS-DYNA对发动机的FOD设计也能提供很好的仿真结果，右图即为牛津大学工程科学系用LS-DYNA分析的一个FOD问题。 3.4.疲劳寿命分析 　　疲劳寿命分析在航空燃气涡轮发动机设计分析中占有非常重要的地位，实际上，在投入使用的发动机所出现的结构问题中，疲劳破坏占了相当大的一部分，发动机的叶片、轮盘、轴、传动系统等几乎所有重要构建都存在疲劳计算的问题。发动机零部件疲劳破坏可粗略地分为两大类：高周疲劳（应力疲劳）和低周疲劳（应变疲劳），前者通常发生在高振动、低应力、低温零件上，如压气机叶片、管路系统、轴及传动系统等，而后者则主要发生在高应力、高温零件上，如涡轮叶片、轮盘、燃烧室等。 　　材料疲劳破坏的机理相当复杂，涉及固体物理、金属学、固体力学等广泛的学术领域，具有某些边缘学科的性质。适用的疲劳寿命预测技术主要侧重于宏观领域的研究，由于影响因素众多，要想比较准确地进行寿命预测，有如下几个方面的要求： 准确的材料固有疲劳特性参数（应力－寿命曲线、应变－寿命曲线等） 准确的零件“应力－时间”或“应变－时间”历程 　　精确的算法（如高精度多轴算法、能考虑初始加工应力/平均应力/温度效应/表面加工状态等各种因素对疲劳寿命的影响、方便而准确的载荷谱处理能力、有效的累计损伤理论等） 　　在通用结构力学分析能力的支持下，ANSYS以其专用高级疲劳分析程序FeSafe为主的疲劳寿命分析能力为航空发动机各种零部件的各种方式的疲劳寿命计算提供了非常完善的工具，其主要特色包括： 　　超过200种材料的疲劳特性数据库以及Seeger算法近似计算材料疲劳特性参数； 　　丰富的单轴和多轴疲劳算法，尤其是基于准确的局部应力－应变计算、临界平面计算等独特技术的多轴疲劳分析提供了当今最高的疲劳寿命计算精度，它可分别考虑最大剪应变（适用于延展性好的材料）、最大正应变（适用于脆性材料）、Brown-Miller组合剪应变及法向应变（适用于绝大多数金属材料）等的多种方式； 　　提供了独一无二的疲劳功能：高温疲劳、蠕变疲劳、焊接疲劳、随机振动疲劳、微振磨损疲劳、铸铁疲劳、疲劳概率分析与评估、旋转对称疲劳模型等； 可考虑各种影响疲劳寿命的因素：残余加工应力、表面加工状态、开口敏感性、温度等； 可轻松地处理复杂载荷历程，等等。 3.5.断裂力学分析/损伤容限设计 　　前述疲劳寿命分析获得的是零件疲劳裂纹萌生时的寿命，实际上，很多零件在裂纹扩展的过程中还可以工作很长一段时间。例如，早期美国空军曾在发动机完整性大纲中规定：涡轮盘中只要有千分之一的概率出现1/32英寸的裂纹，这批轮盘即全部报废而更换为新盘。但随后的使用说明，在盘的某些部位是允许裂纹存在的，而且扩展到一定的长度也不至于造成灾难性事故，经过研究，原来报废的盘，其中90%均可重新使用。类似的事例说明：如果按照早期完整性大纲所规定的“安全寿命”设计，将会造成很大的浪费，也很不科学。因此，现在已经在航空发动机设计中引入了“损伤容限”设计原则（或“破损－安全”设计原则），即结构的某一部分已经产生一定长度的裂纹，该结构仍能在原定载荷状态下正常工作到下一次检修，在这一段时间内，裂纹不会扩展到临界尺寸。 　　裂纹的扩展特性由断裂力学计算来完成。在线弹性条件下，用裂纹尖端的应力强度因子K与材料本身临界应力强度因子Kc、以及裂纹扩展门槛值等之间的关系，来判断裂纹是否扩展以及扩展的速度；在裂纹尖端出现大范围塑性屈服的情况下，用弹塑性断裂力学参数J积分与材料本身临界J积分数据等之间的关系来判断裂纹扩展特性。 ANSYS通用结构力学分析模块提供了完整的断裂力学计算功能，可计算如下裂纹参数： 裂纹尖端应力强度因子KI（拉开）、KII（剪切）和KIII（撕裂） J积分(表征裂纹尖端弹塑性奇异应力和奇异应变的强度) 能量释放率(表示裂纹开、闭所需要的功) 3.6.拓扑/形状优化设计 　　优化设计作为一种新的设计方法，产生于20世纪60年代初，它是建立在近代数学规划论和计算机程序设计的基础上，能使一项设计在一定的技术和物质条件下寻求一个技术经济指标最佳的设计方案。在近代，优化设计愈来愈多地应用于产品的设计中，通过优化，零部件能够使其力学性能得到改善，并可获得最佳的结构尺寸。机械结构设计应用优化设计方法较传统的设计方法一般可节省材料7～40%，因此优化设计技术已越来越受到人们的重视。 　　在航空产品设计中，发动机的优化设计尤为重要。现代飞机尤其是军用飞机设计都追求尽量高的推重比，而对飞机推重比影响最大的就是发动机，对发动机推重比影响最大又是诸如叶片、轮盘等高速旋转的关键部件，这些零部件哪怕仅仅减轻1克的重量，对整个发动机以致整个飞机都会产生可观的影响。 　　ANSYS提供了非常完善的拓扑优化设计和形状优化设计技术来完成各种优化设计任务。拓扑优化设计主要用在产品概念设计阶段，用以确定在给定的载荷、边界条件、减重指标等限制条件下获得刚度/强度最佳、或指定模态频率达到最大时的拓扑外形，以此外形为基础，经过适当的满足工艺和设计要求的修正，即可得到真实的几何设计。如果再进一步，可在此几何设计的基础上通过形状优化来进一步完善。ANSYS的形状优化设计功能提供了两种不同的技术： 　　一是常规的优化设计技术，它通过ANSYS的参数化设计语言APDL建立参数化的几何（经典环境下），或者利用与CAD的双向参数传递功能直接利用参数化的CAD模型（新一代AWE环境下），在给定的设计变量（如尺寸）、约束函数（如尺寸范围、最大应力等）和目标函数（如重量）下，经过往复迭代求解最优化结果，每次迭代计算的设计变量集由各种优化算法自动确定，这些优化算法包括：零阶方法（罚函数法）、一阶方法（梯度法）、MonteCarlo法等等。 　　二是最先进的变分优化技术（VT技术），变分技术的基本原理是：在有限元分析矩阵（如刚度阵、质量阵）级别上利用高阶级数展开的方法建立他们与设计变量之间的关系，计算出来的结果与设计变量之间也是类似的关系。因此，可以通过一次有限元计算就可以建立设计空间的响应面/曲线，然后查询得到优化设计方案。与传统优化方法需要数十上百次完整的有限元计算相比，变分技术只需一个参数化的几何模型、只需一次网格划分、只需一次有限元求解就可得到设计空间和优化方案，可以极大地降低优化设计的计算规模、提高优化设计的效率，除此之外还有其它的优势： 　　设计变量的数目对计算时间的影响很轻微； 　　由于高阶导数的精确计算，也由于采用网格随移技术（用以计算目标函数与尺寸设计变量之间的高阶导数）避免了网格重划带来的模型误差，使得优化的精度也大大提高； 导数计算过程本身就自动获取了任意设计参数在其整个值域内的对优化目标的灵敏度。 除了满足常规的优化设计要求外，ANSYS的变分技术还提供了一些非常独特的优化设计能力，诸如： 与CAD软件的双向参数传递功能使变分技术能与CAD软件协同进行设计尺寸优化； 多目标优化：多个优化目标既可独立存在，也可加权成一个总目标； 　　离散变量优化：如加强筋的个数、点焊的个数、结构上的孔的个数、连接弹簧的的个数等离散变量均可作为优化变量；通过单元组的形式，还可实现拓扑优化； 图3-3-27“便览”曲线 集合变量优化：如型钢是按照型号选用的，型号一确定，所有的细部尺寸完全确定；相同的实例还有材料牌号等； 同时，ANSYS变分优化设计技术对优化计算结果提供了丰富的交互式后处理工具，包括： 设计空间图：设计变量与目标函数之间的关系，形成响应面或设计曲线，对离散变量有特殊的显式方式。 　　灵敏度：正则化的灵敏度图表，以直方图、饼图、灵敏度曲线等方式直观显示每个设计变量在其整个变化范围内对设计变量的影响程度。 蛛状图：即时反映所有的设计变量在其当前值的响应，可以容易地、形象地比较多个结果参数。 多目标优化的输出：给出三个优化的候选设计，“星号”的数量指示了目标达成的程度。 　　“便览”曲线（HandbookCurves）：当某一个设计变量取不同的值时，另一个设计变量在其整个变化范围内对设计目标的影响，该曲线反应设计变量之间的“相关性”。

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不惑之年之感叹

热度 10 chuzhenyu 2011-11-10 15:06

单位要解决仿真软件了，经过广泛调研、打分，最终高价购买知名但算法未知的国外软件成为首选，价格适中且有一定基础、正在稳步推进的国产软件被置之一边。纵观整个过程，回想起自己近几年来一直对仿真算法的摸索研究，倍感悲凉： 自加入这个行业迄今15年了，中国的电气化铁路从几千公里发展到现在的三万多公里，可谓硕果累累，各种奖项恐怕有几人高了，然而却很少有人真正投身于核心技术的研究，最近15年来就未见一篇关于牵引供电系统仿真数学模型的论文，诺大一个中国，电气化铁路都30000公里了，竟然一套国产的、完整的、国际水准的牵引供电系统仿真软件都没有！ 近6年来我和志同道合的同学一直在默默探索，同学也一直不断在研究、开发，数学模型已精细稳定，迄今已颇具规模，全面完成已指日可待。我也向单位做了推荐。然而在多次讨论中，不成熟、未鉴定等话语不绝于耳。 十几年的职业经历，自认在职业生涯中做到了喜欢这项职业，想当初女儿尚在襁褓中，每晚哄睡女儿之后自己在电脑前查阅资料、编程序，自我感觉在职业技术中的认识大为提高，每有进展则欢心鼓舞，置家人于一侧，以致于近年来屡遭家人诟病。另一面在职业工作中沉溺于技术，言语中常以技术论短长，殊不知已远离国情，不识时务。 女儿上4年级了，近年来经常长期出差在外，一回家则有宠溺，以致于女儿在性格、学习中多有不如意之处；自己也跨入奔5的行列，身心常感疲惫。 不惑之年才知道，在中国，认真做点技术，真不容易。可惜知道的太晚了，只能怪自己一直不醒火。

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行人仿真中的服务

热度 1 alphong 2011-10-31 12:14

行人在空间内移动是一个时空过程。但为什么会出现在空间内，为什么要移动呢，都源于服务。 那服务是什么？有什么特性？ 我查阅了服务的英文定义，中文解释。发现把这些概念直接用于行人仿真还需要拿捏捉摸，换一种说法。个人以为：行人仿真中的“服务”是一个过程，通过这个过程，行人得到需求上的满足。 既然是一个过程，就需要有空间上的位置，这就是服务作用域，服务影响域。服务作用域是指服务在什么地方对服务对象产生作用，也可以理解为服务区域。服务影响域是指服务能够作用到的行人群体，即能够满足行人什么样的需求。 既然是一个过程，也需要有时间上的跨度，这就是服务的作用时间，即行人需要多久才能在服务作用域内得到相应的自我需求的满足。 从服务的特性看，行人仿真中的服务至少有三个特性： 其一：利他性。服务都是行人以外的设施或者人员提供的，行人不能自我服务。因为自我的服务没有必要进行定义和指标采样，也不可能因为这个服务而影响到仿真的目的性。 其二：时空性。服务具有时间上的跨度和空间上的跨度。时间上的跨度前述已明，空间上的跨度以一例概之，如电梯服务。 其三：层次性。行人仿真中的服务主要有三类：生产性服务、辅助性服务、非生产性消费服务。生产性服务往往由多个服务组成，且这些服务之间具有强时空约束性，即有序性。如铁路的运输服务，由购票、安检、检票、运输等组成。当然，生产性服务中海包括一些可选的服务，如行李寄存、退票、贵宾服务等等。辅助性服务主要由公共免费服务组成，如休息座椅、公厕、开水间、电视等等。非生产性服务主要指行人仿真空间中与生产性服务无关的，行人需要付费才能得到的服务，如购物、餐饮等等。 上述仅仅是我对服务的一些初步认识，还需要分析，服务与需求之间的映射关系，服务作用机理，行人活动规划等一系列问题。 请继续关注。

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[转载]基于多智能体仿真平台Swarm的研究综述

热度 1 liuyongkui 2011-10-29 11:17

Swarm 是美国新墨西哥州的桑塔费研究所（ The Santa Fe Institute ， SFI ） 1994 年起开发的一个面向对象程序设计（ OOP ）的多智能体仿真软件工具，是一种基于 复杂适应系统 （ complex adaptive system ， CAS ）发展起来的支持 “ 自下而上 ” 或称 “ 基于过程 ” 的建模工具集 。 SFI 的 Swarm 开发组定义 Swarm 为用于复杂自适应系统仿真的多智能体平台 。 在短短十多年内，基于 Swarm 仿真平台的 应用研究 ，得到迅速的发展，所涵盖的研究涉及经济学、金融学、政治学、社会学、生物学、生态学、物理学、地理学、军事以及计算机科学等许多领域。 一、 CAS 理论 SFI 开发 Swarm 的目的是通过科学家和软件工程师的合作制造一个高效率、可信、可重复使用的 软件实验仪器 ，用来帮助科学家们分析复杂适应系统（ Complex Adaptive System ，简称 CAS ）。而 所谓的复杂适应系统是指经济、生态、免疫系统、胚胎、神经系统及计算机网络等系统的统称 ， 它是由遗传算法（ Genetic Algorithms, 简称 GA ）的创始人霍兰（ J. Holland ）于 1994 年在 SFI 成立十周年时正式提出的，也迅速引起国内外学术界的极大关注，并被尝试用于观察和研究各种不同领域的复杂系统，成为当代系统科学引人注目的一个热点 。 CAS 理论的 最大贡献 在于其提供了一种 “ 自下而上 ” 或称 “ 基于过程 ” 的建模研究方法，通过仿真重现真实世界的复杂现象。其核心思想是 “ 适应产生复杂性 ” ，主要体现在四个方面： ① 智能体（ Agent ，亦称代理人）是主动的、活的实体 ，这也正是 CAS 理论区别于其它建模方法的关键所在； ② 智能体与智能体、智能体与环境之间的相互影响和作用（即适应性）是系统演化的主要动力源 ； ③ 将宏观和微观有机地联系起来 ； ④ 引入随机因素的作用，使它具有更强的描述和表达能力 。 当然， 适应性是产生复杂性的机制之一，但不是唯一来源 。所以，与关于复杂系统的其它理论相比， CAS 理论有三个显著的特点，即： CAS 理论恢复了古代系统思想强调的活力观； CAS 理论对于宏观与微观之间的联系，给出了新的认识角度 -- 涌现（ Emergence ）； CAS 理论具有鲜明的可操作性，为进一步研究创造了十分有利的条件。 CAS 理论的产生与遗传算法紧密联系在一起，充分吸收了计算机科学与技术的成果，特别是人工智能和计算机模拟的结果，具有鲜明的可操作性 。 目前，基于多智能体（ Multi-Agent ）的仿真模拟软件比较多，相对有影响力的如美国西北大学网络学习和计算机建模中心的 NetLogo ，美国麻省理工学院多媒体实验室的 StarLogo ，芝加哥大学社会科学计算实验室开发研制的 Repast ，美国爱荷华州立大学的 McFadzean 、 Stewart 和 Tesfatsion 开发的 TNG Lab ，意大利都灵大学 Pietro Terna 开发的企业仿真项目 jES ，美国布鲁金斯研究所 Miles T. Parker 开发的 Ascape ，以及美国桑塔费研究所的 Swarm 。本文不对相关的软件进行比较分析，而是侧重于综述 Swarm 的研究进展，这是由于 Swarm 开发较早，并且得到更为广泛的应用，它可以使建模者把注意力更多地集中在自身专业领域，而不必花费够多的时间去编写软件 。而且，一些相关软件，如 Pietro Terna 开发的 jES 是基于 Swarm 开发的，而 Repast 具有与 Swarm 相似的功能和界面。 Swarm 是一组软件库的集合，建模者可以像堆积木（ Building bricks ）一样建造基于智能体的仿真模型 。 1995 年， SFI 发布 Swarm 第一个 Beta 版，采用 Objective-C 和 Tk/Tcl 语言编写，只能在 X Windows 和 Unix 操作系统下运行； 1997 年 1 月，发布了 Swarm1.0 版本，该版本能在 Solaris 和 Linux 操作系统上运行； 1998 年 4 月，发布了 Swarm 1.1 版本，由于引入 Cygnus Win32 包，解决了 Swarm 不能在 Windows 95/98/NT 上运行的问题； 1999 年年底， Swarm2.0 和 2.0.1 版本的发布又进一步提供了对 Java 语言的支持，从而使 Swarm 更方便于非计算机专业学者的使用； 2003 年 Richard Leow 和 Russell K. Standish 尝试用 C++ 语言编写 Swarm 库文件 ； 2004 年 6 月发布了 Swarm2.2 版本，从而使 Swarm 可以在 Windows XP 系统上运行。更让人兴奋的是， Swarm 已获得 GNU 公共许可证，所有文档实例、软件和开发工具的 Alla 组件、可执行部件和源代码都可以免费得到。 二、 Swarm 的结构特征 通常情况下， Swarm 模型由四个部分组成，即 模型 Swarm （ ModelSwarm ）、观察者 Swarm （ ObserverSwarm ）、模拟智能体（ Individual Agent ）和环境（ Environment ） ，通过类库包括许多可重复使用的类，以支持模拟实验的分析、显示和控制，用户可以使用 Swarm 提供的类库构建模拟系统使系统中的智能体和元素通过离散事件进行交互。 ModelSwarm 包括模型中行为的时间表和一系列输入和输出。输入的是模型参数，如对象的个数、初始值等；输出的是要观测的变量的值及模型的运行结果。 ObserverSwarm 是目标模型观察和测量的窗口，包括一组个体和一个行为时间表。其中，个体是用来观测的探测器以及输出界面，如图表、二维格点等；而行为时间表则用来描述各探测器采样的间隔和顺序。 基于 CAS 理论和 Swarm 建模思想及其结构，可以进一步归纳出 Swarm 智能体具有四大特点： ① 聚集（ aggregation ），即单个智能体可以相互粘附形成多个智能体的聚集体，并具有与单个智能体一样的运动趋势； ② 非线性（ non-linearity ），即智能体以及它们属性在发生变化时，不完全遵循线性关系，而是非线性关系； ③ 流（ flow ），即智能体之间所存在的信息流、能量流、物质流交换，当然流的渠道、速度直接影响着系统的进程； ④ 多样性（ diversity ），即智能体之间存在着差别，而且有着更加分化的趋势 。同时， Swarm 中智能体的活动机制则分别为： ① 标识（ Tagging ），其作用在于实现信息的交流，提出智能体在环境中搜索和接收信息的具体实现方法； ② 内部模型（ Internal Models ），表明层次观念，即每个智能体都是有复杂的内部机制的； ③ 构件（ Building Block ，或称 “ 积木 ” ），复杂系统常常是在相对简单的构件基础上，通过改变它们的组合方式形成的。 所以， Swarm 智能体是多层次、与外界不断交互、不断发展和演化的活的个体。 三、基于多智能体 Swarm 仿真平台的研究进展 由于 Swarm 对模型和模型要素之间的交互方式不做任何限制，使用者则可以将精力集中在所感兴趣的特定系统中，而不必受数据处理、用户界面及其他纯软件工作和编程等方面的问题所困扰，甚至对于非计算机专业学者而言使用也是相当方便。在国内， Swarm 的应用起步较晚，但发展趋势异常迅猛，尤其是 2001 年中国人民大学信息学院举办 “Swarm 仿真培训班 ” 以后，基于 Swarm 研究的学者越来越多。近几年美国桑塔费研究所 每年举办的 “SwarmFest” 和 “ 复杂系统暑期班 ” ，更为全球 Swarm 和 CAS 爱好者提供一个更加系统的学习交流机会。正是 由于 Swarm 可以模拟任何物理系统、经济系统或社会系统，所以受到国内外经济学、金融学、政治学、社会学、生物学、生态学、物理学、地理学、军事以及计算机科学等领域的专家、学者或爱好者们的广泛关注 。 基于多智能体的 Swarm 仿真平台在 经济学和生物生态学 研究领域的应用最为广泛，经济学主要集中在 市场供求关系、经济博弈论和金融 等研究领域。 1 、市场供求研究 在 Swarm 仿真平台上，不仅可以继续遵循以往那些被认为不再有希望而被抛弃的一些研究思路来仿真，而且可以为微观行为和宏观现象的交叉作用的研究开拓新天地。我们知道，对现实供需市场进行实验的难度很大， Pietro Trena （ 2000 ） 则率先利用 Swarm 来研究实验经济学，建立一个自发的无竞卖者的模拟 Hayekian 市场，扩展了智能体模型方法论在社会科学，尤其是经济学方面应用的内涵。 Charlotte Bruun 和 Francesco Luna(2000) 在一个 Swarm 人工经济实例中，进一步提出了一个具有周期性的内生增长经济模型。 Marco Corazza 和 Alessandro Perrone （ 2000 ） 提出的垄断市场供给造假的非线性随机动态仿真 Swarm 模型，研究了在垄断市场中供应造假的非线性随机动态系统，并首次在 Swarm 中应用图形描述法，描述状态空间动态过程。 Gianluigi Ferraris (2004) 则利用 Swarm 仿真平台，探索史前原始社会 “ 商业涌现 ” 的似是而非的动机，并发现在不考虑伦理问题的基础上，交易可能替代战争。邓宏钟、迟妍、谭跃进（ 2001 ） 提出的产品供求非线性 Swarm 模型，仿真模拟得出供求平衡出现条件和系统非线性现象，并进一步构建 Swarm 虚拟经济社会，研究食品产品供求关系，并生成能够反映产品价格变化的动态蛛网模型。张影、景旭、孙晓波（ 2003 ） 也构建了市场经济供求关系的 Swarm 仿真模型，验证了在一个封闭的经济环境下，仅仅通过各经济智能体之间的相互作用，就可以涌现出一致与有序的整体均衡行为，为自组织现象的研究提供了实验仿真依据。赫连佳鹏、景旭、孙晓波（ 2003 ） 则利用 Swarm 仿真平台对经济系统中的两个领域 — 决策系统与简单供求市场，基于智能体的人工神经网络仿真分析。任韬（ 2003 ） 将 Swarm 运用于伯川德模型及其扩展模型的仿真研究，检验微观经济学中关于寡头垄断厂商短期价格竞争的理论。雍丽英、景旭、孙晓波（ 2004 ） 针对寡头垄断市场结构的复杂性，提出寡头垄断市场 Swarm 仿真模型。 2 、博弈论研究 博弈论及其拓展的应用领域 已经成为经济学中的一个重要组成部分，但目前仍存在着 模型设定和模型分析 两方面的困难。 目前基于 Swarm 仿真平台的博弈论研究较多，充分表明博弈论研究中引入 Swarm ，为博弈论的实际运用带来更广阔的前景 。引入 Swarm ，主要是利用 Swarm 中的智能体来代表博弈的参与者（或局中人），利用时间表在某一时刻可以触发许多事件的特性，使参与者可以真正实现博弈论中的多阶段重复博弈，以达到对博弈模型分析的模拟与仿真的目的。 借助 Swarm 仿真平台进行博弈仿真，更易于获得重复博弈问题的均衡趋势，从而为人们在现实经济社会活动中的最优策略选择的学习与深化、制度安排与机制设计提供可靠的实证依据 。李玉丰等（ 2001 ） 借助 Swarm 仿真平台研究博弈论的定量化问题，以 “ 囚徒困境 ” 经典模型为实例，通过适应度来求解均衡结果，验证了理论的均衡解。邓宏钟、王军民、谭跃进（ 2001 ） 利用 Swarm 仿真平台仿真分析和验证了经济学一般均衡理论。邓宏钟、谭跃进（ 2002 ） 又基于多智能体的整体建模仿真方法仿真分析经济中的多人混合博弈问题，利用 Swarm 仿真平台建立博弈模型 —GAME ，并基于模型的仿真结果研究分析了博弈对象的数量、博弈半径和博弈规则对博弈结果的影响。王文举、杨思磊（ 2002 ） 研究了复杂适应性系统与博弈论的关系，发现二者之间存在诸多相似性：研究在一个给定的环境中智能体（即局中人）相互作用的问题；讲究策略互动思想并设计了很好的学习机制等。朱晔（ 2002 ） 利用 Swarm 仿真平台分析了金融系统中多智能体间的博弈关系。孙建、叶民强（ 2003 ） 也利用 Swarm 仿真平台验证了一个重复博弈模型。 Alessandro Perrone (2003) 沿用进化论，利用学习技术如遗传算法、分类器理论、多重遗传算法和随机搜索等，建立 Swarm 仿真模型，探索 “ 忙碌海狸博弈 ”(Busy Beaver Game) 的最佳解决方案。 Xu Jing ， Jiapeng Helian 和 Xiaobo Sun (2004) 基于密封式一级价格拍卖博弈理论，利用 Swarm 平台仿真模拟了竞拍模型观察招投标人的投标报价行为。当然，通过对仿真模型的扩展，可以进一步研究信息不对称动态博弈以及更复杂的博弈分析。 3 、金融研究 金融系统是经济系统中非常重要的组成部分之一，基于 CAS 理论和 Swarm 仿真平台的金融研究，主要是将金融系统内的所有相关智能体及资源等内容归结成一个复杂的适应系统，设计时空作为系统的承载体，形成模型的系统环境，然后引入金融系统的相关智能体。 Pietro Ternar （ 2000 ）提出 SumWEB 模型（基于网页应用的 Swarm ，其核心是用 Objective-C 编写的股票市场仿真平台，其思想是利用具体化的技术将人引入仿真平台），构筑了一个纯 ACE （基于智能体的计算化经济学）方法通向实验经济学的桥梁。 Massimo Sapienza （ 2000 ） 建立了 Swarm 银行网络仿真模型，对金融媒介活动的自发涌现进行实验研究。 Timothy E. Jare （ 2000 ） 则转向了金融领域中的一个不同的方面，即数值建模，噪音交易商及 Swarm 仿真系统，研究现实中所观察到噪音交易商的持续行为，并得出一个与传统模型预测相悖的结论，即这样的噪音交易商的存在会影响长期价格。 Alessandro Cappellini （ 2004 ） 在 Pietro Ternar 的基础上进一步通过人工控制实验室研究了股票市场的股民行为。李群（ 2002 ） 利用 Swarm 仿真平台，将贝叶斯金融市场建模的方法与多智能体仿真结合，研究金融市场的宏观突变行为与微观层面的交易者行为的联系，并挖掘某些市场现象深层次的微观解释。陈学彬、李翰、朱晔（ 2003 ） 基于 CAS 理论，从微观角度分析了商业银行所有者和经营者两类智能体各自的属性特征，及其在选择合约和利润分配过程中以自身效用最大化为特征的行为方式，并利用计算机模拟这些行为过程，来观察不同激励约束条件下的结果。模拟结果显示，提高经营者的固定报酬并不能够增加商业银行的收益，提高与经营效益挂钩的浮动收益比重有利于充分调动经营者经营积极性；不同风险类型的经营者对激励系数提高的反应不同，商业银行应通过长期期权制等长期激励方式适度提高经营者的风险承受能力。邓凯（ 2002 ） 采用 JAVA 语言编写 Swarm 金融仿真模型。 4 、生物生态学研究 生物圈、生态圈都是一个复杂系统。比如物种起源，对进化生物学家而言，是一个倍受关注的现象，然而现实进化过程中相对复杂性及长周期性，所以对其研究的难度很大。利用 Swarm 仿真平台对生物物种起源、繁殖、进化，生物圈内的食物链，以及生态时空演变等复杂问题进行模拟，不仅使得一些研究思路得于实施，而且还可以得到更加理想的结果。杜军平、 Brian Mayoh （ 2000 ） 应用 Swarm 仿真平台和 KOHONEN 网络，构筑了一个由许多地貌、植物和动物模型结合起来的 Swarm 模拟解决方案。 Todd Hoffenberg (2003) 则依据分布体系结构确定物种起源和联合适应的参数，建立了基于 Swarm 的物种起源模型，使物种起源的研究成为可能。 Steve Railsback (2002) 在 Swarm 平台上选择对河蛙从死亡风险、成长潜能和竞争等方面选择其栖息地以及海鲱迁徙的仿真模拟，来检验鱼类的生态学理论。谷可（ 2002 ） 利用 Swarm 平台模拟三个子系统的胡萝卜 - 兔子 - 狼的生态模型、两种捕食者 - 两种被捕食者的复杂生物竞争模型，有效地分析了各个系统的演化进程。魏一鸣、张林鹏、范英（ 2002 ） 建立了一个基于 Swarm 仿真的洪水灾害时空演化模拟平台，结合洪水灾害时空演化的模拟实例，结果表明 Swarm 的应用可以得到一些洪水灾害时空演化规律。 Chric Langton (2001) 建立传统农业系统合作的 Swarm 模型，首次通过基于智能体的建模技术，研究在传统农业系统中合作的涌现及特点。 Steve Jackson, Steve Railsback (2001) 将 Swarm 模型运用于大鳞大麻哈鱼的动态进化研究。关广丰等（ 2002 ） 借助于 Swarm 仿真平台，以蚂蚁作为聚集演化过程（典型的非线性过程）的智能体，通过定义蚂蚁的行为规则，对聚集演化过程进行了仿真，得出较理想的仿真结果，即蚂蚁行为规则的变化将使聚集体的形状、特征发生了根本性的改变。除此之外， Swarm 平台在战争冲突 、计算机科学 、股票证券市场 、民意预测 等领域也得到较好的应用。 经过十多年的研究和改进， Swarm 仿真平台帮助了社会经济、管理、环境资源保护和生物生态地理学等领域的研究人员创新研究思维，拓宽研究视野，其贡献非同小可，今后其作用也必将得到更充分、更深入地发挥。如在技术方面， Swarm 平台将跨跃单机操作向多台计算机联机操作转变，小型机向大型机延伸，程序编写也将进一步被高级语言，如 Java 等所取代；在应用领域，其应用层次将更加复杂化、系统化，应用领域也将逐渐拓宽，比如在物理、化学、材料学、航天航空、语言学、能源等领域应用。 参考文献 王雪霞． Swarm 经济仿真：基于代理人的模型和面向对象的程序设计 ．数量经济技术经济研究， 2001 ，（ 5 ）： 63-64 Francesco Luna Benedikt Stefansson ． Economic Simulations in Swarm: Agent-Based Modeling and Object Oriented Programming ． Kluwer Academic Publishers, 2000 弗兰西斯 · 路纳，本尼迪克特 · 史蒂芬森，编．景体华，景旭，凌宁，等译． Swarm 中的经济仿真：基于智能体建模与面向对象设计 ．北 京：社会科学文献出版社， 2004 叶民强．双赢策略与制度激励 ―― 区域可持续发展评价与博弈分析 ．北京：社会科学文献出版社， 2002 陈禹．复杂适应系统（ CAS ）理论及其应用 — 由来、内容与启示 ．系统辩证学学报． 2001 ，（ 10 ）： 36~39 王利．基于主体的仿真建模工具 ．计算机教育． 2005 ，（ 2 ）： 48~51 Pietro Terna ． Decision Making and Enterprise Simulation with jES and Swarm ． SwarmFest2003 ， 2003 丁浩，杨小平． Swarm— 一个支持人工生命建模的面向对象模拟平台 ．系统仿真学报， 2002 ，（ 5 ）： 569-572 Richard Leow, Russell K. Standish ． Running C++ Models under the Swarm Environment ． SwarmFest 2003 ， 2003 朱晔，叶民强．区域可持续发展预警的 Swarm 博弈仿真模拟探析 ．财经研究， 2002 ，（ 1 ）： 57-63 www.santafe.edu ； Gianluigi Ferraris ． Fruit and Meat: growing trading among wild prehistoric humans guys ． SwarmFest 2004 ， 2004 邓宏钟，迟妍，谭跃进．经济系统中的非线性建模与仿真 ．计算机工程与应用， 2001 ，（ 18 ）： 7-9 邓宏钟，迟妍，谭跃进．复杂经济系统的微观仿真分析 ．小型微观计算机系统， 2002 ，（ 12 ）： 1506-1509 作者： 刘荣添 叶民强， http://www.douban.com/group/topic/19343006/

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沃尔沃研发行人探测系统 辅助刹车防止碰撞发生

热度 1 alphong 2011-10-28 13:16

刚看到一篇旧闻（ http://tech.kexue.com/2011/0228/14808.html ），沃尔沃的行人探测系统，可以辅助驾驶员避免撞人事件的发生。之所以说是旧闻，一则这是今年2月份的消息，二则我早已从沃尔沃的汽车广告中得知。 这里我想提到的主要有以下几点： 其一，行人探测系统是什么？技术角度讲，行人探测就是行人识别，就是从车载系统中发射一定的辨识物质，如红外、如微波、如超声波等等，通过行人的反馈而被车载设备侦知，从而依据一定的技术手段，研判反馈者是否为行人。从而为驾驶员提供必要的决策信息，但并不能替代驾驶员。这其中有误判，有漏判，都可能出现意外情况。从行人仿真角度，这属于信息获取范畴，是仿真输入的一部分。 其二，为什么要有这个系统？按照道理讲，各行其道，何必多此一举呢。主要是因为人没有“行其道”？车也未必吧。在北京，汽车在自行车道行驶，在人行道行驶的经常看见。而人呢，不守交通秩序者也不乏。为什么会如此呢？据言，德国人很遵守交通秩序，红灯的时候，哪怕没有其他车辆，没有其他行人，哪怕天气恶劣，时间紧迫，也要等到绿灯才前行。信用使然，但中国不行。不是没有制度，是文化差异。从行人仿真的角度，这属于辅助决策部分，至于采用与否，还需决策者自己定。 其三，装了就好吗？工具延伸了人的潜能，诚然。有了这个系统，驾驶员可以有提醒，可以少犯错误，也可能必然损失。但是不是会出现相反的现象呢？比如，驾车的人不专心了，边开车边电话的人多了，边开车边YY的人多了，疲劳驾驶的人多了......因为有提醒嘛！那可能就乱套了。为什么，因为不专心，因为不认真。毛主席说，什么事都架不住认真二字。如果一个人做事的时候三心二意，那是品质问题。开车是搏命，不小心可能要了别人的命，也可能送了自己的命。试问，即便那个佛山撞压小悦悦的司机安装了这个系统，他就不会碾压人了吗？车轮下有异常，但凡司机都会感觉到的，关键是自己的内心感到了没有。从行人仿真的角度，这属于方法选择问题。行人仿真本身是技术（或方法），而这个仿真过程中也需要选择，好与不好，用与不用，也在心。 其四，不安装行吗？现在是知识保护时代，即便有人想装也未必如愿。如果驾驶员专心驾车，小心行驶，安全还是有保障的，国外不是有60年无事故的司机吗，我们国家也可以有，这个真可以有的。这让我想起来曾经看过的一篇论文，其中言及Pedestrian-oriented设计理念。说这个理念在上世纪50年代美国还立法了，但采用的确是Richer-oriented做法。原因也很简单，有钱人当权嘛！从行人仿真角度，这属于什么呢？我不知道了，大家给个答案吧。

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行人安全之我见

热度 2 alphong 2011-10-27 15:34

行人，什么是行人？ 按照中文的意思，行人应该是行进中的人，亦如英文中的Someone who is walking。但是当前的研究中，行人还有其他的意思，比如疏散中的行人，在仿真的起点并不完全是行人，很多是坐姿工作者。如果一个人遭到飞来横祸，如飞机失事、地震等，自身未动而身遭不测。这种情况下的人的安全应该不属于行人安全范畴，毕竟人没有行，很可能连行的念头都没有来得及有。因此，可以把行人理解为徒步交通单元。无论是灾难过程中的人员疏散，还是交通设施的仿真评价，其中的人都是行进中的，视为行人。 那么行人安全呢？安即平安，没有突发意外之事临近本我；全即周全，身体发肤没有失去分毫或者变形。基于这种理解，行人安全大致有几种情况： 1 人与人之间的安全。无论是拥挤还是踩踏都可能导致灾难，安全有风险人所共知。这种情况下的行人仿真主要在于人员集聚环境中演判组织方案的科学性。而应用包括安全疏散、枢纽人流诱导、体育赛事组织、大型集会管理等。 2 人与设施之间的安全。由于人的活动，会对设施造成冲击，从而引起行人的安全受到威胁。这种情况下的行人仿真主要在于（众）人的运动取向对设施的影响度，通过仿真参数改进设施的性能，以及空间内的布局，从而最大程度上降低对人的伤害。而应用包括演出设备的稳定性、桥涵通道的承载能力、服务设施的布局科学性等等。 3 人与运动物体的安全。这类情况下主要考量运动中的物体对人冲撞造成的危害程度，多属于医学和制造业领域，且人多为单个体的。与交通或疏散领域内的行人安全差距较大，非我等关注之列。 综上，可见行人安全的目的性吻合我上篇博文中的观点，主要用于疏散评估和服务设施配置规划。方案应用之前为规划，应用之中为管理，虽名和时不同，但人都是本，是和谐之核，安全之基。

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浅谈行人仿真的目的性和基本假定

热度 2 alphong 2011-10-26 12:02

行人仿真主要是用于对空间方案的科学性进行论文，并给决策者提供必要的数据参考。从当前的应用而言，主要体现在空间内行人疏散，和空间内设施的布局与评价。 行人疏散仿真过程中，一般假定行人是一个活动，即从所在位置向目的点移动。所在位置是依据空间内的行人基本状况随机生成的。如一个工作场所的最大行人数量为 n ，仿真中需要一次性生成；每一个人 P i 的空间区域为 R i ，则行人的初始位置为分区域随机生成，或所有该区域内的行人随机逐一生成。在移动过程中，行人要么行进，要么被阻碍。没有自我的时间调配能力。 空间设施仿真过程中，一般假定行人具有多个活动，即行人接续完成所有活动之后离开仿真空间。行人也不是一次性生成的，往往随着仿真时钟逐步从集散点进入仿真空间。行人生成的机理应满足仿真空间内的集散点的行人分布特性。但是，行人在这类仿真中应具有自我时间的调配能力，这是当前很多这类仿真缺乏之处。而且，这类仿真中的行人也可自主调配自己的活动安排，如增加或者去除一些活动。相关行人活动规划的论文还是比较少的，有待于研究者着力丰富。 不同的仿真目的不仅导致行人动力学模型的差异，也导致基本假定的差异性。 行人疏散仿真中，往往存在如下假定：行人是仿真开始的时间点是存在的；行人往往具有静态路径规划（意味着假定行人较熟知空间布局）；行人在行进过程中无法自我调节时间和行进速度；行人往往是相同个体（轮廓、运动能力、抗灾能力等等）；行人往往是理性的；不考虑拥挤力的传播...... 空间设施行人仿真过程中，行人活动序列往往假定已设置；从而导致行人具有静态路径规划（意味着假定行人较熟知空间布局）；行人具有一定的设施选择偏好；行人往往是理性的；不考虑拥挤力的传播...... 从现实看，行人疏散仿真基本可以满足需要，但空间设施行人仿真则变数更多，在行人时间调配，活动安排，路径选择等方面仍有不少可研究的区域。

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[转载]多物理场仿真——科研创新的新契机

chjw027 2011-10-20 16:37

我们习惯把自然界的各种现象用最基本的物理、化学、数学等理论来描述，这些理论大多分割清晰的学科领域来进行研究。这种分类的原因源于人类研究物理现象的思维方式。然而客观上，自然界本身是以极其复杂的形态而存在的。要对自然界的各种现象进行研究，简化是必要的，通过减少相关的实际效果，使得物理过程可以用数学描述并计算。基于这种“单物理场”分析的思路，我们建立了传统的仿真学，并且在各个领域取得了巨大的成功。“单物理场分析”，在数学上就对应于描述该物理过程的单个偏微分方程（PDE），我们在给定的边界条件或初始值情况下求出方程的特解，从而获得对物理量的分析结果。 然而随着人类认识能力的进步，我们现在经常需要解释一些相互作用的物理过程，并加以正确的预测。这一过程和“简化”相反，需要考虑多物理场相互耦合的模型。多物理场，就意味着求解偏微分方程组（PDEs）。 例如，流体的流动会导致热量的传递。流体的流动路径对热量传递有很大影响，动量传递会影响到能量传递。从简化的角度，我们可以先解决流体问题，然后预测流体中的热量传递，这就是所谓的单向耦合，一个物理场单向影响另一个物理场，而不受到反向影响。然而，如果流体的密度和粘度依赖于温度而变化，就必须同时求解热量传递和动量传递，这些物理过程相互影响，使得方程变成双向耦合的PDEs，这种耦合也称为强耦合。 流固耦合问题是另一种典型的例子。例如，人体心脏瓣膜是一种弹性体，流体的压力会导致瓣膜的运动，而反过来瓣膜也会改变血液流动的区域。在气动弹性力学领域，飞机机翼由于受到气流压力的波动而开始振荡，而机翼的振荡又会导致周围气流的周期性压力波动。这些都是强耦合的情况。 再比如电磁场分析。单物理分析，欧姆定律使用电压和电阻来定义电流。然而超导现象使人们认识到传统认识的局限，转而用磁场定义电流。今天，电磁相互依存早已成为共识。实际的情况往往更复杂。例如半导体仿真考虑载流子在电场作用下的对流扩散，同时产生焦耳热。热膨胀导致的形变会对扩散过程产生影响。实际上，材料的电导率、热导率、扩散率等特性通常也都具有热敏性。众多因素综合起来，半导体分析也表现为典型的多物理场强耦合问题。更比如磁流体、电流体、光化学反应、电化学反应、等离子体，如此种种，不一而足。 如果是单向耦合问题，间接耦合求解方式可以方便的处理；如果是双向耦合的问题，间接耦合求解方式逐个求解每个PDE并反复迭代不断修正结果。要想保证这种迭代近似的精度和有效性，建模的困难指数级增加，令绝大多数人望而却步。显然间接耦合求解并不适合处理强耦合问题。如果多个物理场对应的PDEs同时联立同时求解，虽然求解时间和占用的计算资源会不可避免的相比单物理分析有所增加，但面对复杂多物理问题时它仍然不失为一个好的选择，这就是全耦合求解。全耦合求解可以很好的处理高度非线性的强耦合多物理分析。 实际上，自然界的绝大部分物理过程均以强耦合的多物理相互作用的形式出现。要深刻研究这些复杂物理现象并得出正确的结论，必须进行强耦合多物理分析。有限元算法在这方面表现出巨大的潜力。与用于流体力学计算的有限体积法、用于求解波动问题的有限时域差分法不同，有限元法是一种更为通用的数值方法，在计算力学、热工、流体、电磁、化工、声学等众多领域都有着广泛的应用。当前多物理分析的兴起，无疑给有限元法的进一步发展创造了绝佳的机会。有限元算法的通用性可以使它不再局限于某一个学科，而是可以站在求解任意偏微分方程组的高度纵览全局，为多物理全耦合分析提供有力的支持。我们已经看到有限元数值分析正在发生深刻的变革，越来越多的有限元数值工具包将不再针对某一应用而开发，而是更多的为多物理分析提供支持。越来越多的人深信不疑，仿真的未来是多物理分析，多物理分析的便捷途径是有限元。成熟的有限元算法迎来了大发展的新契机。 数值分析从来没有像今天这样重要。当科技发展把我们带到多物理研究的轨道上来，传统的基于观察与实验的研究方法构建于简化与单物理分析的思维基础上，已经无法应对复杂的多物理相互作用。越来越多的人发现获得实验结果有时并不困难，给出令人信服的理论解释才是真正的挑战。不论是科研还是产品开发，实验研究与仿真技术的结合已经是大势所趋，而且数值仿真正在发挥越来越重要的作用。人们借助于单物理场数值分析在精度足够高的前提下迅速解决简单问题；使用多物理场数值分析理解和解决复杂的相互关系，为实验结果提供理论支持，开发新技术新产品。

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cygwin下NS2的安装说明

zswm27 2011-9-28 09:38

安装说明.txt 之前捣腾了很久NS2，没捣腾出什么结果，却编写了一个比NS2更酷的界面来运行NS2的仿真结果，呵呵，后来加入了新的项目组，导致NS2彻底被搁置，今天我师弟突然跑来问我NS2的相关问题，才发现其实我也忘的所剩无几了，翻出以前的记录，连安装步骤也快记不得了，哎，感叹我的记忆力是如此之差，为了保存，也为了方便网上大家的学习，把cygwin下NS2的安装说明上传，呵呵

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博士之路系列三：课题提出，课题研究，论文写作点滴

swuncyh 2011-9-15 20:55

完成了第二篇论文后，就想做点实用性更大的研究课题，主要是目前这个方向的算法很多，但很多算法只解决了其中一个主要问题，如果按照这种传统思路做下去，不一定好做，就想将这个方面或能够在实践中得以实际应用作为出发点来做，希望做出来的东西能够实际得以应用，所以针对这个小方向的问题进行了系统理论分析与仿真实验研究，在研究过程中，想法不段出现，不段通过仿真实验验证，但又不断被否定，最终想出了一个比较系统的解决方案，实验也得以验证。论文写作也是不断断续续进行，当做完成整个课题研究后，论文初稿也完成了，后来找家人帮助看论文，改进了不少表述甚至是错误，论文初步得以完成，但自己毕竟刚开始做研究论文，对此还不是十分放心，所以就了个关系不错的论文发表不错的研究做得扎实的博士生朋友帮助看自己论文，帮助改进了论文表述，特别是关于论文立论方面研究，使得论文整体上更完善，这篇文章是我做研究以来，进步最大的。主要有几点体会：研究工作要全面系统，逻辑上要严密，表述是中肯，不要说得过了，评论前人成果要客观与科学，特别是对于目前研究得比较少的问题，立论方面需要加强，可能通过仿真实验为论文提供坚实基础，否则审稿人认可没有研究价值，当然对于研究得比较多的问题，可以小讲；论文改进是无穷，不过多看多改是必要的，不要急于投稿，否则被审稿人看出大问题，几个月等待就白费了。

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博士之路系列二：得到创新点方法点滴

热度 1 swuncyh 2011-9-15 20:37

一年前，通过对自己小方向文献阅读，就想做点很少研究的，但实用性更大的算法，自己就坚持了，开始军写第二篇方向小论文，起初想用一个应用数学工具到这个领域里，做之前，感到创新点也不过是移植，但在用实验仿真过程中，通过多次算法参数，发现了一个规律和需要解决问题，经过思出了一种新的策略，并通过实验得到验证，算法性能也得以提高，就写成了第二篇文章，目前投到了一级学报中，无论这篇文章是否被录用，但有一点是在研究过程中，有时可能会发现问题和规律，这样也可能得到论文的创新点。

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基于Siemens NX开发的锚系设计与拉锚试验仿真专家系统

liuecsi 2011-8-16 11:54

本文投稿到中国造船工程学会计算机分会2011年年会 基于Siemens NX开发的锚系设计与拉锚试验仿真专家系统.pdf 刘志强 E-mail: liuecsi@126.com 研究方向：船舶辅机设计及制造装备、船舶企业信息化技术研究与应用 摘要 基于 Siemens NX 平台采用 VC 语言二次开发了船舶锚系辅助设计和拉锚试验专家系统软件，该系统建立船舶锚系辅助建模、自动装配和运动仿真功能。目的是通过计算机仿真试验替代木模实物拉锚试验，对锚系的拉锚过程和贴合状态进行仿真，并根据仿真结果对锚唇进行优化设计。 近八年已经在国内数家船厂的散装货轮、集装箱船、 VLCC 等大中型船舶锚系设计中进行了应用，应用结果表明，该系统和仿真技术可以替代木模试验队锚唇设计进行验证研究，节省成本和时间，值得在船舶行业中推广的技术。 关键词： Siemens NX 二次开发 船舶锚系 拉锚试验专家系统 拉锚试验仿真 锚唇设计 分类号： U662.9 TH122 正文 锚系设计的合理性对船舶航行的安全性很重要。然而现在的造船行业主要还是依靠设计人员的经验，根据不同的船型对锚系进行设计，然后根据设计方案制造木模，根据木模拉锚试验的结果对锚链筒和锚唇的位置和形状进行修正，直到达到理想的效果。每次调整设计结果后，都必须重新制造木模，整个过程浪费了大量的人力、物力和时间。 如何解决整个锚系统的选型设计及锚唇的结构优化设计是各船舶企业面临的紧迫问题。 Siemens NX 软件在提供了强大辅助设计和分析以及加工仿真等强大功能的同时，还提供了 UG OPEN/Grip 和 UFUN(User Function) 等二次开发工具。本研究针对当前船舶生产和设计实际中存在问题，利用 Siemens NX 为开发平台， VC 语言作为二次开发工具，开发了锚系辅助设计和拉锚试验专家系统软件，具有锚系外购标准件（如锚、锚链等）参数化图库模块、锚系非标定制件（如锚唇、锚台、锚链筒等）参数化辅助设计模块和自动建模模块，并在此基础上基于 Siemens NX 的开发了船舶锚系辅助设计和拉锚试验专家系统（ M-CAD/CAE ）系统。自 2003 年以来已经在国内数家船厂的散装货轮、集装箱船、 VLCC 、运沙船等大中型船舶锚系设计中进行了应用，应用结果表明，该系统和仿真技术可以替代木模试验队锚唇设计进行验证研究，节省成本和时间，值得在船舶行业中推广的技术。 M-CAD/CAE 系统流程（如图 1 ）和主要功能描述如下： 图 1 锚系辅助设计和仿真专家系统（ M-CAD/CAE ）流程 完成部分拉锚模拟试验，进行实验数据的收集、整理、分析，建立试验数据库。 结合工厂常用的锚、锚链、锚机的型号，兼顾船级社和国家行业标准建立锚、锚链、锚机的参数库。 开发了锚、锚链的参数化三维建模（辅助建模或外部模型导入功能）分系统。 开发了锚链筒参数化设计和布置设计分系统，并完成三维造型。 开发了锚唇的设计分系统。 利用计算机仿真分析验证所设计锚系，包括运动过程是否干涉及锚唇 - 锚贴合状态。 很据仿真试验结果对锚唇及锚系进行设计更改。 （ 1 ）外购标准件辅助选型和非标定制件三维参数化建模 结合 我国船舶行业常用的锚、锚链、锚机的型号，兼顾国家行业标准建立了锚、锚链参数库，同系列标准件可以通过一个程序实现参数的调用。每个标准件建立时都要有其中心基准，调用时就依据这些基准实现零件的准确放置。利用 UG 中特征的定位功能或者零件的装配定位功能，实现标准件与其他零件的位置关系。对于一个由几个标准零件装配在一起而组成的标准部件，可以先在后台数据库中建立相对应的参数传递，实现尺寸链接关系，再通过定位功能实现相互位置关系。还可以用某一个主参数去驱动其他次要参数，甚至还可以建立标准件位置间的约束参数，将约束参数和尺寸参数一同存入后台数据库，实现更大程度上的参数化。 锚系非标件主要包括锚链舱、锚链管、锚链筒、锚唇（或锚穴）。针对锚链舱、锚链筒、锚唇设计了参数化辅助设计模块，此模块利用 UG 二次开发工具 UIstyler 和 VC 语言开发完成。其中，主要利用 MenuScript 完成与 UG 平台及外部程序的接口设计；利用 UIstyler 完成人机交互界面设计；利用 VC 语言编程驱动参数化设计绘图。 （ 2 ）锚系自动装配建模 对前面对锚、锚链筒、锚唇、锚台、外板等三维建模之后，该系统根据锚系设计布置方案对锚系进行了自动装配建模。 （ 3 ）拉锚运动状态仿真和锚唇贴合仿真 锚系运动仿真主要目的为：一是检测起锚后锚在上升过程中是否和船体碰撞，我们称之为拉锚运动状态仿真；二是检测锚唇的设计是否合理，锚在收紧后能否很好地与锚唇贴合，以避免船舶运动过程中产生晃动及碰撞，我们称之为锚唇贴合仿真检测。 总结 通过设计锚系辅助建模设计与计算机辅助拉锚试验仿真专家系统实现了锚系的辅助设计、三维建模、自动装配和拉锚运动仿真分析模块。通过运动仿真分析对拉锚过程进行动态仿真 , 用以优化锚唇设计，可完全替代木模实验。此开发的软件和仿真技术可以对船舶锚系设计进行计算机仿真试验，分析锚唇设计的合理行，然后在此仿真试验的基础上，进行生产设计更改和优化。从多家船厂数十种船型锚系应用情况看，是值得在船舶行业推广的技术。

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仿真在教育中的应用初探

wangyunwu 2011-8-15 16:59

仿真在教育中的应用初探.pdf Exploration on Application of Simulation in Education YunwuWANG, Lin CHEN College of Information and Communication, Xuzhou Normal University, Xuzhou, Jiangsu, China Email: jiaoyujishuxue@yeah.net Abstract: The application of simulation in education has broad prospects, with the gradual maturity of system simulation and modeling technology in recent years, system simulation technology which is gaining the attention of educational researchers to be one of the key technologies in the field of education. The article analyses the concepts of simulation(modeling and simulation technology), subject of simulation, simulation in education, reviews the development process of subject of simulation and simulation in education, summarizes the research status about simulation in education at home and abroad, and proposes promising prospects for the future research of simulation in education. Keywords: simulation; simulation in education; system simulation 仿真在教育中的应用初探 王运武，陈琳 徐州师范大学信息传播学院，江苏徐州，中国，221009 Email: jiaoyujishuxue@yeah.net 摘要: 仿真在教育中的应用具有广阔的前景，近年来随着系统仿真与建模技术的逐渐成熟，系统仿真技术逐渐引起了教育研究者的注意，成为教育领域中亟待应用的一项关键技术。文章在分析仿真（建模与仿真技术）、仿真学、教育仿真概念的基础上，回顾了仿真学科与教育仿真发展的历程，归纳了国内外教育仿真的研究现状，对教育仿真的未来研究进行了展望。 关键词: 仿真；教育仿真；系统仿真 1 引言 在人类发展史上，很早就有对仿真的应用。国际兵棋届认为孙子发明了世界上最早的兵棋“Wei Hai”——围棋的古代原形，很好地表现了孙子“不战而屈人之兵”的军事思想，产生了围棋这样高超的战争仿真模式。秦朝、汉朝的兵马俑，唐朝的唐三彩等都是古代仿真的应用。进入20世纪，随着建模与仿真技术的逐渐成熟，它已经被成功地运用到航空、航天、电力、化工等工程技术领域，而且日益广泛应用于社会、经济、生物、军事等领域，如交通控制、城市规划、环境污染防治、市场预测等。仿真在教育中的应用，尤其是职业教育、教育系统仿真中的应用，有着广阔的前景。 2教育仿真的相关概念 2.1仿真（建模与仿真技术） 关于仿真，国内外有不少界定。李伯虎院士认为“现代建模与仿真技术是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术及建模与仿真应用领域的有关专业技术为基础，以计算机系统、与应用相关的物理效应设备及仿真器为工具，根据用户的项目需求，利用系统模型对已有或设想的系统进行研究、分析、设计、加工生产、试验、运行、评估、维护、和报废活动的一门多学科的综合性技术”。 仿真是为了理解系统行为，或者为系统的运作而评估各种策略（在一定的标准或系列准则下），而设计一个真实系统模型并在模型上进行试验的一个过程(Robert E. Shannonl, 1975)。 仿真通常是指在计算机上应用适当的软件模拟真实系统行为的各种方法和应用(Kelton, Sadowski Sadowski, 1998)。 仿真是为了理解系统的行为，或者为系统的运作评估各种策略（在一定的标准或系列准则下），而设计实际动态系统的动态模型的过程(Ricki G Ingalls, 2002)。 2.4系统仿真 随着计算机技术的发展，现代建模和仿真技术在各个领域得到广泛应用，逐步形成了特定的研究对象、相对独立的理论体现和研究方法。仿真正在从潜学科逐渐成为一门显学科，仿真的学科化趋势越来明显。 1989年，文传源认为：“系统仿真是一门建立在相似理论、控制理论和计算机技术基础上的综合性和实验型学科”。 系统仿真是运用计算机模拟或仿真各种各样的真实世界设施或过程运作的一系列技术(Law 2007)。计算机用于生成现实中的数值模型，以描述系统组件复杂的相互作用。系统的复杂性随着事件的概率及其性质、要素相互作用的规则、随着时间的推移整个系统行为感知到的难度的变化的而变化。 2.5仿真学 与仿真学相近的一个词汇是仿生学。仿生学是研究生物系统的结构和性质以及工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学。仿生学把生物的功能或建造技术移植到工程技术之中，改善原有的功能或创造新的技术。仿生学成为人们设计思想和创造发明的源泉。一般认为仿真学是现代仿真学、系统仿真学、动物仿真学等概念的上位概念。仿真学的研究对象和研究内容与系统仿真学相比，比较宽泛。系统仿真学强调运用现代建模和仿真技术研究实际或假设的动态系统。 2.6教育仿真 教育仿真是建模与仿真技术在教育领域的具体应用。教育仿真研究主要包含两方面：仿真工具、技术、软件、方法等在教育领域中的应用；教育系统的仿真。前者主要是指运用仿真理论和技术开发仿真学习环境、仿真实验室等教育教学中运用的环境或工具。教育系统仿真是指对复杂的教育系统进行建模，运用仿真技术再现复杂的教育系统演变过程，从而可以发现教育系统发展过程中的问题，为教育决策者制定政策提供依据。 3仿真学科与教育仿真的发展 3.1仿真学科的发展 一般认为仿真学科的发展，有以下几个重要的阶段，形成了一定时期的主导技术及学科方向。1945年～1975年，模拟计算(包括混合计算)及类比(相似)仿真方法与技术；1975年～1985年，数字计算及数值仿真方法与技术；1985年～1995年，网络计算及分布交互仿真方法与技术；1995年至今，一般建模与仿真理论及方法论。 如果把古代仿真考虑在内，1945年之间则为古代仿真期。进入21世纪随着计算机技术和网络技术的快速发展，仿真呈现了“数字化、虚拟化、网络化、智能化、集成化、协同化”的特点。 我国开展仿真系统的研究与应用较早，如北京航空航天大学于1958年研制无人驾驶飞机时，就曾进行了地面仿真试验，随后开始研制一、三自由度转台，空一空弹仿真试验系统。其后，国内不少单位研制了模拟计算机、数字计算机、仿真数字计算机、仿真软件，建立大型仿真试验室，研制各类训练仿真系统，如：飞行模拟器，舰船模拟器，电站模拟器、汽车模拟器等。在理论上我国首先提出了系统仿真学科的专门基础理论——相似理论的初步体系。 1988年11月，中国系统仿真学会成立，建立了仿真技术应用专业委员会、虚拟技术及应用专业委员会、数字娱乐仿真专业委员会等12个分支专业委员会。 此外，《系统仿真学报》、《系统仿真技术》、《计算机仿真》、《指挥控制与仿真》等一些学术期刊，有力推动了我国的仿真研究。随着对仿真研究的深入，仿真的应用领域越来越广泛，并且取得了较好的应用效果。仿真技术是推动高科技发展、建设创新型国家的关键技术之一。仿真产业正在蓬勃发展，正成为推动国家创新的重要新型产业。鉴于以上原因，国内有学者呼吁仿真成为一级学科。 仿真学科发展史上主要有以下标志性事件。1952年，J. H. Mcleod倡议成立了世界第一个仿真学会。1963年，更名为国际计算机仿真学会(SCSI)。2000年，更名为国际建模和仿真学会。1956年，成立国际模拟计算机联合会(AICA)。1976年，更名为仿真中的数学和计算机联合会(IMACS)。1972年，五个新兴学科(IMACS、IFAC、IMEKO、IFORS、IFIP)得到联合国教科文组织(UNESCO)的支持，成立了五个新兴学科学会国际协调委员会(FIACC)。1989，欧洲各国仿真学会联合成立了欧洲仿真学会联合会EUROSIM(Federation for ENROPEAN Simulation Society)。一般认为1952年SCSI成立和和1956年AICA的成立，是仿真学科诞生的标志。 3.2教育仿真的发展 仿真在教育中的应用具有悠久的历史。中国是算盘的故乡，算盘起源于汉代，后来被世界各国用作计算工具和教学工具。我国学者段海滨认为算盘就是一个原始的“仿真机”，它部分模拟了人的计算智能。 我国北宋、明、清时期，针灸教学中经常用“针灸铜人”作为教具。针灸铜人是用古代教学中应用的一种典型仿真教具。针灸铜人是用青铜浇铸而成的人体经络腧穴模型。其高度与正常成年人相近，胸背前后两面可以开合，体内雕有脏腑器官，铜人表面镂有穴位，穴旁刻题穴名。同时以黄蜡封涂铜人外表的孔穴，其内注水。如取穴准确，针入而水流出；取穴不准，针不能刺入。 1989年，陈舜明、金仲根在《农业系统科学与综合研究》发表《教育发展动态仿真》，运用系统动态学原理及方法，设立了合川县教育发展动态仿真模型，提出了六套教育发展备选方案。 这是我国最早对仿真在教育中的应用进行探讨的论文。 2008年8月11日－13日，全国教育仿真技术培训班在大连举办。这次培训班由中国教育技术协会主办，大连海事大学协办，大连市人工智能与计算机辅助教育学会承办。主要培训内容有：虚拟现实技术与仿真模拟技术；以就业为导向的职业教育与仿真模拟软件、虚拟现实软件开发工具及应用；仿真实训软件开发及应用实践；仿真实训软件示范基地建设等。 2008年12月，中国教育技术协会仿真技术专业委员会成立。仿真委员会的成立是我国教育仿真技术发展的一个新的里程碑。 国外早期仿真在医学中的应用始于18世纪法国助产士古德雷夫人的分娩机。一个世纪后，出现了另外一种重要的模型，用来帮助练习掌握生命救护技能，如心肺复苏操作等。同时，首次全面病人仿真器正在开发，但是只有少数有特权的学员使用。直到1990年，类似的这种仿真器终于成功商业化。由于价格的原因，这些复杂的交互式培训模型的应用推广比较缓慢。到2007年，据估计有4500多个高逼真度病人仿真器已销往世界各地，其中英国大约占10%。 早在20世纪初，国外就开始利用仿真设施培训飞行员。20世纪初，为了实现载人飞行的梦想，培训重要性被释放出来。尤其是第一次世界大战和第二次世界大战的爆发，需要培训大量的飞行员，这种需求更加旺盛。各种各样的培训准飞行员的仿真设施应运而生，在培训飞行员过程中发挥了重要作用。综合飞行训练设备、运动系统训练器、空气发生训练器、飞行仿真设备、数字仿真器等一些仿真设备成功应用于飞行员培训中。 在航天员的培训中，仿真设备或仿真环境的应用发挥了卓越的功能。航天员可以借助仿真的设备或仿真环境获得与太空中接近的体验，可以仿真操作各种设备或处理各种故障。仿真器中所实现的训练为航天员进入太空提供了足够的经验，仿真功能能够满足航天员的训练要求。 通过以上分析可以发现教育仿真的发展历史大体可以分为三个阶段：20世纪以前为古代教育仿真阶段；20世纪初至20世纪90年代末为现代教育仿真阶段；21世纪初至今为教育系统仿真阶段。20世纪以前，主要是简单的仿真工具在教育中的应用。20世纪，随着计算机和网络技术的迅速发展，现代化的仿真工具或环境在教育中得到应用，是现代教育仿真阶段。任何技术在教育中的应用都具有滞后性，现代系统建模与仿真技术在教育中的应用，同样具有滞后性的特点。进入20世纪80年代，随着网络计算及分布交互仿真方法与技术的快速发展，建模与仿真理论及方法论逐渐成熟。仿真的应用领域逐步由自然科学扩展到社会科学。教育是一个复杂系统，教育的发生和发展规律很难被人们深刻认识。认识教育系统的复杂性，需要除理论和试验之外的第三种方法。系统仿真，作为认识事物的第三种方法，在教育中的应用将会由广阔的前景。进入21世纪，开始有人初步探讨教育系统仿真，系统仿真在教育中得到进一步应用。 4教育仿真的研究现状 4.1国外对教育仿真的研究 国外关于仿真的知名学术期刊有10多种，其中最关注教育仿真的期刊是Training Simulation Journal, 该期刊2000年创刊，为双月刊，主要关注培训和仿真领域中的新问题、新技术和新产品。 关于教育仿真的学术会议有：International Conference on Simulation in Education(ICSiE); ABSEL(Association for Business Simulation and Experiential Learning) National Conference；SAGSET(The Society for the Advancement of Games and Simulations in Education and Training) Conference；Training, Education Simulation International(TESI)；Interservice/ Industry Training, Simulation Education Conference。 国外有关教育仿真的代表性著作或论文集有：《仿真和学习的未来：e-Learning创新的方法》(Aldrich, C. 2003)，《高等教育中使用仿真促进学习介绍》(Hertel, J.P. B.J. Mills, 2002)，《通过仿真学习：商业和教育中的仿真设计与运用指南》(Fripp, J. 1993)，《教育和培训中的仿真游戏》(Cookall, D. 1988)，《仿真：教师和培训员手册》(Jones, K. 1987, 1995)，《国际仿真与游戏年鉴：教育中的仿真研究》(Saunders, D. 1997)，《仿真和游戏年鉴：教育培训中的游戏与仿真促进会年鉴》(Percival, F. D. Saunders, 1993)等。 近年来，国外教育仿真研究的关注点有：仿真或游戏软件的设计与开发、教育中应用的仿真教具的设计与开发、职业教育中的游戏与仿真、仿真对学生积极学习的影响、培训中的仿真应用等。 4.1国内对教育仿真的研究 国内对仿真工具、技术、软件、方法等在教育领域中的应用进行了一些研究。从CNKI检索来看（“教育仿真”或“教学仿真”为检索词，截至2010年5月11日），关于仿真在教育中应用的硕士学位论文约有40篇（尚未有博士学位论文），期刊学术论文约1256篇，会议论文约54篇，报纸论文约19篇。国内有关教育仿真的期刊学术论文年度分布如图1，1989-2000年发表学术论文约80篇，2001-2005年发表学术论文约252篇，2006-2009年发表学术论文862篇。2000年以后，我国对仿真在教育中的应用研究逐渐增多，尤其是2005年以后研究论文显著增多。 Figure 1. Annual distribution of journal articles about education simulation in China 图1国内有关教育仿真的期刊论文年度分布 目前研究关注的内容有仿真实训教学系统、教学试验仿真系统、仿真教学培训系统、教学试验仿真技术、教学仿真实验室、教育仿真软件、仿真教学资源、教育中的动画仿真技术、仿真教学模式、三维仿真数控教学系统、教学试验视景仿真系统、虚拟仿真技术与职业教育、教育投入状况分析与仿真预测、模拟与仿真教育技术等。 到2009年为止，我国对教育系统仿真的研究还相当少，尤其缺乏代表性研究成果。2003年，蒋忠良和黄荣怀在论文《基于Oracle和MGL的WebGIS教育仿真系统设计》中，分析了采用Oracle Spatial作为空间数据库，GML作为传输数据格式开发WebGIS远程教育仿真系统的技术特点和设计关键内容，提出了实现一个教育WebGIS系统的开发的设计思想。 2009年，贺争平、周洪涛等在论文《广西经济－教育－科技协调发展系统的仿真研究》中，依托传统的区域经济理论和复杂社会经济系统的有关理论和方法，构筑了广西经济－教育－科技协调发展系统的动力学模型，深入剖析了广西经济－教育－科技协调发展系统内各要素之间复杂的相互作用关系，通过计算机仿真初步模拟了系统运行过程，预测了未来10年广西经济—教育—科技协调发展的变化趋势。 目前我国对教育仿真的研究主要集中于仿真工具、技术、软件、方法等在教育领域中的应用，而对教育系统仿真的研究相当匮乏。之所以会出现这种现象，主要有以下四方面的原因。第一，教育是一个复杂问题，教育系统是一个独特的复杂系统，具有开放性、不可还原性、非线性与非均衡性等特征。国内外学者对教育复杂性的研究多局限于对传统教育思想和理论的反思，对适用于复杂性教育系统的管理与控制方法缺乏科学而深入的研究，用定性分析开展描述性研究多，用数学、计算机模拟等方法开展定量研究少，缺乏专门组织从事教育复杂性研究，许多研究工作是学者个人兴趣所至，研究内容不成体系。 教育系统自身的复杂性制约了系统仿真技术的运用。第二，教育系统仿真涉及到教育学、仿真学、运筹学、复杂性科学（包括老三论“控制论、信息论和系统论”和新三论“耗散结构论、突变论、协同论”，以及混沌理论、超循环理论等其他学科理论）、计算机科学、虚拟现实技术等多门学科或技术。从事教育系统仿真研究需要具有多学科的背景知识，并且具有很强的跨学科研究的能力。第三，系统仿真技术在教育中应用的优势还没有充分显现出来，目前尚无运用系统仿真技术支持教育发展的成功案例。第四，需求是推动科学研究的的根本动力，目前教育领域中尚未出现运用系统仿真技术解决教育问题的迫切需求。与此不同，仿真工具、技术、软件、方法等在教育中确得到广泛应用，且取得了良好的效果，获得了较多研究者的关注。 5教育仿真的研究展望 仿真在职业教育具有广阔的应用前景。2006年，教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中明确提出：“要充分利用现代信息技术，开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验”。中国教育技术协会仿真技术专业委员会秘书长于双和提出仿真实训在职业教育实训教学中发展前景如下：①实现仿真实训环境与仿真实训操作对象统一成一体，如仿真实训工地、车间、工厂等；②计算机仿真实训，向质量检验标准化，使用操作程序化，设计（教学）、编写（脚本）规范化，制作合成专业化方向发展；③计算机仿真实训，将纳入职业院校实训教学方案、实训基地建设方案及教育教学改革方案之中；④有实物介入式计算机仿真系统将成为职业教育仿真实训教学中的又一个亮点。随着实训仿真技术的发展，实训内容、实训手段、实训设备将发生变革，传统的校内、外实训基地模式将向着校内、外实训基地与虚拟实验实训相结合的教育实践模式。 职业教育对仿真技术的需求异常迫切，这必将会带动一批人加入到仿真在职业教育中的应用研究队伍之中。 除了职业教育之外，仿真在学历教育中也有广泛应用。仿真教具、仿真化学实验室、仿真物理实验室、仿真教学环境（如Second Life 中的前沿虚拟课堂等）等都被用于教育教学中。数控加工仿真软件、单片机仿真软件、电路仿真软件、工厂仿真软件、路径规划仿真软件、城市仿真建模工具、军事仿真软件都成为教学中的得力助手。围绕教育用仿真软件或仿真环境展开的研究将会成为教育仿真研究的重要内容。 教育系统仿真技术是教育技术学领域中的一项关键技术。 如果能够恰当地将系统仿真技术应用于教育领域，必将会成为推动教育发展的利器。从系统仿真在教育中的应用范畴看，有三方面的具体应用：宏观教育系统仿真、中观教育系统仿真和微观教育系统仿真。比如，国家教育信息化发展模型与仿真、国家教育系统发展演化的仿真则属于宏观教育系统仿真的应用；区域教育投资决策模型与仿真、区域教育信息化发展模型与仿真则属于中观教育系统仿真的应用；学校教育资源共享模型与仿真、学生个体学习行为的改变与演化仿真则属于微观教育系统仿真的应用。对教育系统进行仿真的主要目的是通过再现教育系统的发展演变过程，分析教育现象与教育过程，发现教育发展中存在的问题，以便为教育决策者制定合理的决策提供有效支持，或对教学进行正面干预以促进学生的发展。对教育系统仿真进行研究有着广阔的空间，但是由于教育系统极其复杂，而系统仿真又涉及多门学科或技术，这就需要研究者具有多学科的背景知识和跨学科研究的能力。 参考文献 China Association for Science and Technology Academic Department, Simulation-The Third Method for Understanding and Transforming the World . Beijing: China Science and Technology press, 2007, P2. SIM0183 Simulation http://staff.unak.is/not/andy/Year%203%20Simulation/Lectures/SIMLec2.pdf. 2009-06-03. Introduction to Simulation http://www.eng.uwi.tt/depts/mech/ieOld/ugrad/courses/ieng3016/Simulation/Chapter1.pdf. 2009-06-03. SIM0183 Simulation http://staff.unak.is/not/andy/Year%203%20Simulation/Lectures/SIMLec2.pdf. 2009-06-03. Chuanyuan WEN, System Simulation Science and Simulation SystemTechnology . Journal of System Simulation,1992,Vol.4, No.3, P1-8. Systems Simulation http://en.wikipedia.org/wiki/Systems_Simulation. 2009-06-03. Zhengzhong WANG, Study of Simulation Discipline .Journal of System Simulation, Vol.19, No.18, P4102. Chuanyuan WEN, System Simulation Science and Simulation SystemTechnology . Journal of System Simulation,1992,Vol.4, No.3, P1-8. China Association for Science and Technology Academic Department, Simulation-The Third Method for Understanding and Transforming the World . Beijing: China Science and Technology press, 2007, P34. Shunming CHEN, JIN Zhonggen, Education Development dynamic Simulation . System Sciences and Comprehensive Studies in Agriculture, 1984,No.4, P54-59. Brief history of 'simulation' in midwifery education . http://www.studentmidwife.net/educational-resources-35/midwifery-history-43/1631-brief-history-simulation-midwifery-education.html. 2009-09-08. A Brief History of Aircraft Flight Simulation http://homepage.ntlworld.com/bleep/SimHist1.html. 2009-09-08. Training Simulation Journal http://www.tsjonline.com/index.php. 2009-09-09. Simulation in Education and Training http://www.site.uottawa.ca/~oren/sim4Ed.htm #1-assos. 2009-09-09. Zhongliang JIANG, Ronghuai HUANG, System Design for WebGIS Education Simulation Based on Oracle and MGL . Chinese University Techonology Transfer,2006,No.S3,P 100-101. Zhengping HE, Hongtao ZHOU, Wei ZENG, Yushuo CHEN, Qi FEI, Research on Simulation of Guangxi Economy-education-science and Technology Coordination Development System . Journal of Guangxi University: Nat Sci Ed, 2009Vol.34,No.3,P396-399. Qiang WANG, Progress in the Research of Complexity System in Education Science .Open Education Research, 2003,Vol.9,No.4,P16-19. Shuanghe YU, Promoting Practice Teaching Reform with Education Simulation Technology . The 9th China Education Informatization Innovation and Development Forum, 2009. Ronghuai HUANG, Some Key Technologies in the Field of Education Technology . China Educational Technology, 2005,No.4,P5-9. 本文发表于System Simulation Technology Application(Volume 13) Copyright @ 2011 by Scientific Research Publishing (SRP), Inc., USA

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[转载]多领域多学科物理建模工具MapleSim 5 发布!

COMSOLFEM 2011-8-12 10:31

MapleSim 5 发布 MapleSim 5 提供了大量的改进功能，帮助你有效地管理模型的复杂性。 MapleSim 5 提供更广泛的应用范围、精简的建模环境、处理异常复杂模型的能力，能够更容易地处理大型项目和更快获得结果。 更广泛的应用范围 MapleSim 5 提供超过 150 个新模型元件，拓展了 MapleSim 的建模能力和范围。 · 电磁模型库 . 新的电磁模型库中的元件包括电磁螺旋管模型、饱和变压器、电机、以及其他设备。电磁设备被应用于广泛的领域，例如燃油喷射、透析机、电力传输、洗衣机、齿轮箱等。 · 热流体库 . 通过热流体库中的元件，你可以在 MapleSim 中模拟管道和阀门中的热损耗。这个库对冷却应用特别有用，例如从涡轮发电机、点击变压器、或其他设备中散热，目的是获得最佳的性能。 · 新的电气元件 . 新增加的元件包括多相开关、模拟开关、半导体、三相变压器、数字转换器等。 · 新的机械元件 . 新增加元件包括 1-D 平动和旋转运动、力驱动、传感器等。 更快的模型建立 · 增强的模型诊断器 . MapleSim 5 中的模型诊断器得到增强，辅助你测试和创建模型，以及解决模型中可能存在的问题。除了模型构建诊断外， MapleSim 5 现在提供模型自身定义相关的早期反馈，因此你可以在运行仿真之前尽早发现潜在的问题，并根据提示诊断信息修正你的模型。 MapleSim 高亮颜色标识受影响的元件，显示模型中问题的位置。在很多情况下， MapleSim 会提供向导帮助你解决这些问题，例如告诉你哪些变量可能需要改变。由于这些诊断功能，可以避免或快速解决许多仿真问题，显著地减少模型开发时间。 · 更好地控制参数和初始条件 . 你可以直接修改参数和初始条件值，从而快速体验模型，无需首先寻找模型中参数定义的子系统或元件。你也可以临时覆盖系统变量，例如修改共享模型库元件或子系统中的单个实例。当你对结果满意后，你可以选择保持不同的值或使用新的值。 · 模型参数集管理 . MapleSim 5 更容易管理参数集，提供管理面板让你对比不同的参数集。 · 3D 动画输出 . 你可以在演示中使用 3-D 动画仿真结果，以及使用 .mpeg 格式的视屏文件与没有安装 MapleSim 的同事分享成果。 · 增强的模型设计环境 . 模型设计环境的改进包括可以智能地对模型框图重新布局为更简单和清晰的形式，可扩充的端口标签，自动标示子系统的端口。好处是可以更快地构建模型框图，更容易解释结果。 · 增强的 3-D 建模环境 . 3-D 建模环境在许多方面得到改进，让你更容易构建和探索 3-D 模型。 MapleSim 5 允许自由缩放选择部件或光标位置。对于同一位置的多个元件，你可以方便地通过列表选择指定的元件。 MapleSim 5 提供快捷键连接元件，自定义网格属性，更好的动画控制。 · 强大的工具帮助创建自定义分析模板 . MapleSim 提供预置的分析模板，自动提取模型的系统方程和其他信息，你可以立即开始研究你的系统。 MapleSim 5 提供了一个应用程序界面（ API ）进入这些功能，因此你可以更容易地开发自定义分析任务模板。这些新的命令让你更容易操作模型，你可以提取参数和方程、初始化模型、运行仿真、等等。 · 对系统方程提取的改进 . MapleSim 让你可以获取模型的底层系统方程。在 MapleSim 5 中，这些方程表示为可读性更好的形式，让你可以利用 Maple 中广泛的分析工具更好地理解、操作、分析系统。 · 更容易对模型设置 . 在 MapleSim 5 中，你可以直观地设置模型，即使你同时在观察一个子系统。模型设置可以从 inspector 面板或项目管理器中进入，并且归类到折叠的段落中，你可以快速发现要找的值。 · Modelica 导入 . MapleSim 5 提高了 Modelica 模型的导入速度。此外， Modelica 导入功能得到拓展， Modelica 标准库中基于电磁和热流体的元件和模型可以直接导入到 MapleSim 中。 仿真更多类型的系统 · 代码生成支持所有的 MapleSim 模型 . 优化的代码生成现在支持所有的 MapleSim 模型。代码生成工具得到增强，现在支持包含离散时间的连续系统， MapleSim 现在可以生成高度简洁的 C 代码对任意的 MapleSim 模型进行仿真。代码生成提供选项，代码可以包含固定步长的求解器，这些免费的代码可以脱离 MapleSim 集成到其他系统中，例如在 VC++ 环境中将 MapleSim 模型输出的 C 代码作为虚拟工厂模型使用。 · 启发式建模的增强 . MapleSim 可以自动识别复杂模型中更多的初始条件。 · 大型系统计算效率的重要改进 . 模型的预处理采用了最新开发的算法，这个关键的步骤让大型系统的计算有了显著的改进。此外，内存管理方面也得到了改进，进一步降低了仿真的内存需求。由于这些重要的改进， MapleSim 5 可以明显超越早期版本，能够仿真更大型的系统。 · 更快的仿真 . 多个特定领域中的仿真速度得到提高，例如大型液压网络、以及传动系统中的离合器、刹车、和摩擦力。 · 对 Maple 计算功能利用的改进 . 全部的模型仿真现在可以无缝连接到 Maple ，包括参数化模型、编译、和连接，允许你在 Maple 中完成超快的参数扫描和优化计算。你也可以使用 Maple 的网格计算工具更快地得到计算结果。 MapleSim 附加工具箱 新的和改进的工具箱，让你可以充分组合使用 MapleSim 和其他产品各自的技术优势。 · MapleSim Connector for dSPACE® Systems . MapleSim 与 dSpace 系统的接口工具箱，自动转换高性能、高保真的 MapleSim 模型到 dSpace 实时应用程序中，在 DS1104 控制器板中运行。 · 扩展的模型输出 . MapleSim Connector ， MapleSim Connector for LabVIEW™ and NI VeriStand™ Software 现在可以输出所有的 MapleSim 模型，包括包含离散事件的连续系统，因此你可以利用 MapleSim 建模环境获得更多的模型。所有的 MapleSim 模型现在可以输出到 Simulink® ， LabVIEW ， NI VeriStand ，和 dSPACE 。 · 其他更新 . MapleSim Control Design Toolbox ， MapleSim Tire Component Library ，以及接口工具箱同步更新支持 MapleSim 5 ，自动利用 MapleSim 5 和 Maple 15 的新功能。 关于 Maplesoft Maplesoft 是全球领先的工程、科学研究和数学计算的高性能软件开发商。公司产品的体现了 “Given great tools, people can do great things” 的理念。 Maplesoft 公司的核心技术包括世界上最强大的符号计算引擎和创新的物理建模技术，这些领先的技术提供了尖端的工具用于设计、建模、和高性能仿真。 Maplesoft 公司的产品帮助用户降低出错率、缩短设计时间，以及管理数据、模拟和结果。 Maplesoft 产品组合包括 Maple ，解决各种复杂的数学问题和创建丰富的技术文档；以及 MapleSim ，用于对物理系统的高性能、多领域建模和仿真。 全球众多的公司和机构在几乎所有的技术领域中应用着 Maplesoft 的解决方案，用户渗透超过 96 ％的世界主要大学和研究所，包括 MIT ， Stanford ， Oxford ， the NASA Jet Propulsion Laboratory ， the U.S. Department of Energy 等，他们使用 Maplesoft 解决方案提高教育和研究活动工作；商业用户覆盖超过 81 ％的世界财富五百强企业，如 Ford 、 BMW 、 Bosch 、 NASA 、 Boeing 、 Canon ， Motorola ， Bloomberg 、 Microsoft Research 、 DreamWorks 等，应用领域覆盖汽车、航空航天、电子、国防、能源、金融服务、船舶、快速消费品、娱乐等。 2007 年， Maplesoft 与丰田成为战略合作伙伴，开发新的基于模型开发（ MBD ） 技术应用于汽车工业。 Maplesoft 是 CYBERNET Systems 集团下属全资子公司，中国办事处是莎益博工程系统开发 （上海）有限公司。更多信息，请访问： http://www.cybernet.sh.cn/

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[转载]依托高性能计算机学习仿真技术

Helmholtz 2011-7-22 17:51

德国仿真科学研究学院为明日的专家提供量身打造的培训课程 于利希亚琛科研联盟（ JARA ）新闻 于利希 / 亚琛 ， 2010 年 4 月 28 日 消息 。来自政府 、产 业和科学界的代表今天在于利希的园区为新建起的德国仿真科学研究学院 （ GRS ） 的教学科研楼举行了剪彩仪式。 GRS 的教授、学生、博士生以及企业界伙伴向客人们演示了高性能计算机仿真可以为解决不同领域的复杂问题提供怎样的渠道。 GRS 是由 亚琛工业大学与于利希研究中心共建的项目 ，它将向硕士生和博士生 提供结合欧洲最先进的超级计算机的教学课程。这个教学项目综合了与仿真与高性能计算机相关的所有学科领域，其教学内容涵盖了从物理、化学和生物学直到数据学和计算机科学等交叉学科。 随着超级计算机能力的不断提升，仿真科学作为理论与实验之外科学的第三个支柱的重要性也随之增加。正是因为超级计算机的模拟仿真具有支撑科研获得重大突破的巨大潜力，亚琛和于利希希望向学生和博士生提供获得这种关键技术的专家资质的培训。 GRS 项目的资金将由五个伙伴单位平分，他们分别是 BMBF 、 MIWFT 、亥姆霍兹联合会、亚琛工业大学和于利希研究中心。在于利希 GRS 大楼的启用仪式上， BMBF 的议会国务秘书托马斯．雷切尔强调了现代专业化的教育对于培养高性能计算机仿真专业人才的重要意义：“我们需要训练有素的懂得发挥使用于利希超级计算机的巨大潜力的科学家。我深信，德国研究学院将为此做出卓越贡献。所以联邦政府为本项目投入 250 万欧元，另外还向在于利希园区运行的德国研究学院提供每年 120 万欧元的运行经费。” 北莱茵威斯特法伦创新、科学、研究和技术部国务秘书迈克尔．斯图克拉特（ Michael Stückradt ）博士在解释该提供财政经费的理由时说：“在 GRS 将培养出德国最好的计算机科学家。我们北莱茵威斯特伐利亚州恰恰正需要这些冲劲十足的年轻的专业人员，从而继续保证我们在超级计算领域的欧洲的领先地位。因此，我们现在的参与就是对于保障未来创新区域所做的重要投资。” GRS 已经与一些知名机构开展了国际合作。已经拟就的一项合作协议是与法国科技中心 Ter@tec 和圣昆廷恩伊夫林省的凡尔赛大学。其他潜在合作还包括正在审议中的与英国爱丁堡大学、都柏林三一学院和斯德哥尔摩皇家工学院开展的联合教学。

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ubuntu上安装NS2成功

热度 1 zr99 2011-7-21 20:11

今天决定研究一下NS2下的WSN仿真了。 首先到ISI上下载了2.34版本的NS2 allinone 安装包，然后到在我原来的VMware下ubuntu 9.10上尝试安装，结果失败。 后来，在同事计算机的ubuntu 10.10上安装NS2 2.34版依旧没有成功，但是发现ubuntu园里有NS2的2.35版本可以安装成功。 卸载了ubuntu9.10，安装了NS2 2.35。 不到半天搞定，安装还算顺利。 PS： 顺便补充几个刚刚搜集到的学习NS2的网址： 1、 http://140.116.72.80/~smallko/ns2/ns2.htm ，柯志亨老师的网站，有大量的NS2学习资料。 2、 http://nsnam.isi.edu/nsnam/index.php/Contributed_Code#Wireless_and_Mobility ， 诞生的地方 3、 http://linlansworknote.blogbus.com/

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梦与仿真

热度 4 jianghzhit 2011-5-7 15:08

前些日子跟包老师聊天，他建议我去看一下好莱坞大片《盗梦空间》。他特别强调编剧的想象力：例如人的梦是可以通过某些技术手段被影响的；睡觉十分钟，梦里一百年，类似黄粱一梦；梦中还可以做梦。而最令主人公头痛的就是如何判断他们到底是在梦里还是在现实世界。这真是不容易。即使Cobb的陀螺也无法解决问题。片尾的那个旋转着的陀螺让人浮想联翩。 现实中，我们大多数人并没有电影中主人公那样的困惑。人们会很容易判断那是一个梦，而不是真实发生的事情。 梦和计算机仿真具有很多相似之处，并使人类具有了高级仿真功能。 人们通过经验在头脑中对外部世界进行辨识建模，并进行仿真，从而获得独特的心理体验。我甚至怀疑我们在做梦的时候，能够获得某些技能。我的奶奶曾经告诉我，刚出生的婴孩，别看他几乎整天睡觉，但可没闲着，他在做梦， 梦里会有一个白胡子老爷爷，教给孩子各方面的知识 。等我有了孩子，通过观察，我更相信这一看法可能是正确的。婴儿睡觉的时候，他们的眼珠一直在转，面部的表情也会发生变化，有时紧张，有时高兴，手脚有时也会动一下，显然他们在做梦。 在我们的大脑的某个地方，可能固化着能够反映这个世界的物理模型，由遗传而来 。因此，我们遥远的祖先（那个白胡子老爷爷）的经验，可能会通过梦传授给我们。 对于我们来说，梦是不受主意识控制的。不受控也许是梦的特质，因为它代表着某些客观事实，虽然这是经过人为加工的事实，就像我们的意识无法左右我们所处世界的客观实在一样。 主意识如何对梦产生影响呢？冥想、药物。主意识缺失可能会让我们走火入魔，那时，我们可能真的需要一个Cobb的陀螺了 。

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[转载]贴几个MapleSim和Maple在机器人技术领域应用资源

COMSOLFEM 2011-3-29 12:47

贴几个 MapleSim 和 Maple 在机器人技术领域 应用 资源转自 SIMWE 网络会议录像： ) N* ` ?$ `6 Y8 s! ^ Robotics Applications with MapleSim and Maple- c2 `0 O2 ^3 n7 L! a7 _ Developments in advanced model formulation techniques and efficient model simulation algorithms, together with ever-increasing computational power, have enabled the proliferation of advanced robotics research and applications in the areas of humanoid robots, autonomous mobile robots and space robotic systems. MapleSim is one of the most advanced tools in modeling and simulation for modern robotic systems. This webinar will illustrate how MapleSim users can leverage its unique symbolic advantage to easily obtain 3D animation of the system dynamic simulation, access the full set of symbolic system equations for design and analysis, such as forward and inverse kinematics and dynamics analysis, and generate efficient real-time capable models for Hardware-In-the-Loop (HIL) applications. We will also demonstrate how conventional modeling techniques, such as D-H parameters and homogeneous transformations, can be integrated within the MapleSim physical modeling environment. 2 k# i5 A/ F; Y+ N9 x4 R' o 用户案例节选： " x3 x ~$ w% E; N3 s6 z9 s/ m0 g1 F 用户案例：类人机器 人 学 习 更快行走 2 z5 U' q k$ E$ H; x( Z 曼彻斯特 CICADA 中心，由 Martin Brown 和 Gustavo Medrano-Cerda 领导的项目组，面临的一个挑战是，如何快速和有效地可视化实验，避免影响 工程 进度，并确保实验的有效性和相关性。 “MapleSim 的可视化 功能 ，无需编写自 定义 程序 ，对我们非常有价值， ”Houman Dallali 博士说， “ 更重要的是，我们可以直接生成 C++ 代码到硬件接口，加速控制器实现 / 调试的进程。 ” * e" I e" Q! n/ j - q6 U$ z! w* F 3 D" q* G# m# M" w t' c+ L 用户案例： Automation, Robotics, and Mechatronics Lab at SUNY Buffalo 在高级研究项目中使用 MapleSim 和 Maple * B0 `/ S! H3 M! HK ARM 实验室的一个研究项目中包含对 6 自由度并联机构（ 6-Prismatic-Universal-Spherical ） 运动 学和动力学 仿真 的研究。该机构包含一个移动平台、一个固定基座、数个相互连接的支脚。在研究中， Dr. Venkat Krovi 和课题组同事分析了一个 6 自由度并联机构（ 6-Prismatic-Universal-Spherical ），他们使用 MapleSim 和 Maple 自动生成系统的控制方程、在 Maple 中完成运动学分析。 - ]8 eD, a# k9 j 用户案例：日本早稻田大学类人机器人研究 http://www.maplesoft.com/company/publications/articles/view.aspx?SID=370 : \, N x7 {7 B: J$ d

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[转载]COMSOL 辅助催生Pantheon 喇叭

NathanUFO 2011-3-26 12:03

COMSOL Multiphysics 是一个建模及模拟任何物理系统的工业科学软件，它最特殊的能力是同时处理相互影响、耦合的多重物理现象。除了各种 PDE 模式，还提供针对不同领域专门设计的应用模块，包括：声学、化工、地球科学、高频电磁、低频电磁、热传、微机电系统和结构力学等。构建或测量声波的科学家与工程师们可在 COMSOL Multiphysics 产品线中找到专用的声学模块 (Acoustics Module) ，作为研究固体与流体线性机械波现象的工具，很容易地模拟固体和稳态流场的声波传播，并包含研究移动流场的气动声波。 在声学工业中有几个应用领域，例如扬声器设计，包括独立式扬声器或手机之类的嵌入式电子装置；水下物体侦测和辨识；远场分析到辐射模态的预测与讯号强度等。声学模块内建各种应用模版，提供量身订做的使用者界面和参数设定对话框，使用者可以建立和加载各种几何模型，快速输入声波应用中非常重要的参数，并对物理参数进行微调，最后解决问题。 COMSOL 表示，几项特点使得该公司声学模块产品适于声学领域的模拟研究。举例来说，大部分声波问题假设区域是无穷界限，对任何电脑来说，要仿真几乎无穷的区域是远超出计算机能力范围，为了成功地模拟，适当地截断空间区域，并理想地定义有限空间区域是必须的；声学模块采取完美匹配层 (PML) 来定义，这是目前已知最方便且准确的方法来截断开放性的声场环境，完美匹配层是一个额外的区域，能够吸收入射辐射而不造成反射；对广大范围的入射角提供良好的模拟结果，并且任何波前形状也不会受影响。另一个声波研究的关键要素是阻尼，声学模块提供三种方法引入固体和流体的吸收：分别是 Delany-Bazley 方法，使用者可以输入流阻；输入特定的吸收系数；或广义吸收方法，从阻尼材料的量测中加载复数材质数据。 为了帮助使用者能快速地掌握使用软件的技巧与发展自身的模型，透过 COMSOLMultiphysics 声学模块提供的模型案例数据库，只需要开启模型案例，再利用操作步骤的说明文件与详细的理论背景，模拟工作将更具效率。 COMSOL Multiphysics 提供的典型例子包括如何设计一个低音扩声器，这涵盖了电磁场、声场和结构等多物理量耦合；另一个案例是开放式管路问题，这是一个声波共振的经典案例；第三个案例是研究喷射引擎传播模态的反射，包含可压缩流和完美匹配层截断区域，其结果与已发表的模拟结果和半经验理论解比较相当吻合。 北大西洋公约组织海下研究中心 Mario Zampolli 就曾经表示，我们的研究不是一般传统的领域，所以都没有专门的软件符合我们海下侦测的专案，直到有了 COMSOL Multiphysics ，它适合每项专案需求，我对这套软件印象非常深刻。 日前，荷兰 Hi End 线材名厂 Siltech 为了欢度创立 25 周年，选择推出限量 39 对的 Pantheon 喇叭庆祝。 在荷兰 Siltech 原厂的全球记者会上，总裁 Edwin 深入说明了 Pantheon 的设计旨趣与细节，他表示 Pantheon 希望能达到低频响应不和空间相关、近乎电阻的恒定阻抗、相位正确的分频网络、最低的失真、极高的箱体阻尼、强大的重播音压（ SPL ）、受到控制的指向性与 90dB 的高效率。这一连串的“设计目标”，等于宣告 Pantheon 要挑战当今喇叭制作的最高技艺水平。为此， Siltech 找来了两家印度顶级 Hi End 公司 Cadence Audio 和 Finolex Industries 合作。 为了追求“绝对音响”的最高境界， Pantheon 几乎等于是全部重新开发的新产品。其所使用的静电振膜，使用了新的奈米材料，厚度仅 0.03mm ，而且加入了铁弗龙和氧化铟（ IndiumOxide ），构成抗潮耐湿的复合材料，同时让静电振膜也不受外在灰尘的影响。此一全新的航天级超薄静电振膜材料，委托德国 Liebfrauen 公司开发制造。 Pantheon 的箱体结构极为复杂，为此动用了 NASA 专用的 COMSOL Multiphysics 仿真软件辅助设计，为了达到 Edwin 宣告的终极目标， Siltech 斥资购买原本 NASA 使用的 COMSOLMultiphysics 仿真软件，进行箱体初步的设计，利用 COMSOL Multiphysics 仿真各种材质与结构的特性，透过计算机运算完成先期架构。 从 Siltech 公布的 Pantheon 剖面图，可以发现内部结构相当复杂。高音使用前面所说的奈米薄膜制作的静电板，面宽 19 英吋，高度则是 5 英吋，可以调整静电面板的投射角度，达到最佳的时间相位补偿。中音和低音是向 Audio Technology 订做的特殊动圈式单体。 7 吋中音安装在独立箱体内，采密闭式设计，内部则设计了完全不平行的特殊通道，避免任何内部箱体驻波。这个特殊的内部构造，是透过 COMSOL Multiphysics 软件反复演算，与一般多角型或水滴型设计相互比较，才决定 Pantheon 中音箱室内部的独特构造。而这个中音箱体后面还藏着一个电池盒，作为分音器和静电振膜的电力供应。 Pantheon 的低音也是独立的箱体，看似方正的箱体，内部却设计了不平行的弧线，设计兼顾外观与音响效果。表面上看来只有一只 16 吋 Audio Technology 低音，但实际上内部还藏了一只一模一样的 16 吋低音，两者采 Semi-Isoberik 排列。与一般 Isoberic 排列不同，两只单体并没有排列在同一轴在线，而有特殊的夹角。为何会如此设计？当然还是 NASA 等级的 COMSOL Multiphysics 仿真软件的功劳。 ( 图解：低音独立箱体的剖面图。看似方正的箱体，内部却设计了不平行的弧线，设计兼顾外观与音响效果。两只 16 吋低音单体的摆放也很特别，采 Semi-Isoberik ，和一般推挽排列有所不同，两只低音单体在不同一轴在线 ) 在 Edwin 宣告的设计目标中，几乎每一项都有优秀的测试表现，阻抗控制在 4~5 欧姆之间，全频段阻抗变化低于 1 欧姆；分音器使用精确的 4 阶分音；最大音压可达 120dB 。最令人瞩目的则是音箱的高阻尼，中音独立音箱的 Q 值为 0.5 ，而低音则是 0.38 ，显示 Pantheon 的箱体极为强固，不让单体受到震动的影响而产生失真。 Pantheon 的推出，以及后续机种 Model 20 的产品“预告”，代表 Siltech 未来不仅是一家专门的 Hi End 线材厂家，也将正式跨足喇叭生产，音响迷且拭目以待，应该在明年初的 CES 就能看到 Siltech 全新的喇叭产品问世了。 关于 COMSOL COMSOL 公司 在 1986 年成立于瑞典的斯德哥尔摩，目前已在比利时、丹麦、芬兰、法国、德国、挪威、瑞士、英国和美国麻州、加州等成立分公司。关于公司的其他信息可以参见 www.comsol.com 关于中仿科技 中仿科技 (CnTech) 是中国内地、香港、澳门领先的仿真分析软件和项目咨询解决方案的供应商。 CnTech 是中仿集团旗下的旗舰公司，总部设在香港，目前在全国设有四个分公司，分别是上海、北京、武汉和深圳。除了强大的销售和技术支持网络之外，我们还设有专业的售后服务团队和培训中心，为了更好的服务广大客户，公司将陆续在全国各大主要城市设置业务分支机构。中仿科技是 COMSOL 公司在中国区独家总代理。 CnTech 将始终怀着 " 谦虚、诚实、敬业 " 的态度，秉承 " 关注客户需求、提升客户价值 " 的核心理念，始终遵循 " 客户满意为止 " 的服务准则，真诚地为客户排忧解难、出谋划策、坚持不懈，及时为国内外客户提供全球最前沿最顶端的科技服务，力争成为仿真技术行业的典范！ 关于 CnTech 更多的软件产品以及服务信息，请登录公司网站： www.CnTech.com.cn 获取更详尽资料。

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[转载]有限元的未来是多物理场耦合

NathanUFO 2011-2-26 11:55

有限元的未来是多物理场耦合 David Kan, Ph.D. COMSOL Inc. Burlington, Mass. Robert Repas 编辑 随着计算机技术的迅速发展，在工程领域中，有限元分析（FEA）越来越多地用于仿真模拟，来求解真实的工程问题。这些年来，越来越多的工程师、应用数学家和物理学家已经证明这种采用求解偏微分方程（PDE）的方法可以求解许多物理现象，这些偏微分方程可以用来描述流动、电磁场以及结构力学等等。有限元方法用来将这些众所周知的数学方程转化为近似的数字式图象。 早期的有限元主要关注于某个专业领域，比如应力或疲劳，但是，一般来说，物理现象都不是单独存在的。例如，只要运动就会产生热，而热反过来又影响一些材料属性，如电导率、化学反应速率、流体的粘性等等。这种物理系统的耦合就是我们所说的多物理场，分析起来比我们单独去分析一个物理场要复杂得多。很明显，我们现在需要一个多物理场分析工具。 在上个世纪90年代以前，由于计算机资源的缺乏，多物理场模拟仅仅停留在理论阶段，有限元建模也局限于对单个物理场的模拟，最常见的也就是对力学、传热、流体以及电磁场的模拟。看起来有限元仿真的命运好像也就是对单个物理场的模拟。 现在这种情况已经开始改变。经过数十年的努力，计算科学的发展为我们提供了更灵巧简洁而又快速的算法，更强劲的硬件配置，使得对多物理场的有限元模拟成为可能。新兴的有限元方法为多物理场分析提供了一个新的机遇，满足了工程师对真实物理系统的求解需要。有限元的未来在于多物理场求解。 千言万语道不尽，下面只能通过几个例子来展示多物理场的有限元分析在未来的一些潜在应用。 压电扩音器（Piezoacoustic transducer）可以将电流转换为声学压力场，或者反过来，将声场转换为电流场。这种装置一般用在空气或者液体中的声源装置上，比如相控阵麦克风，超声生物成像仪，声纳传感器，声学生物治疗仪等，也可用在一些机械装置比如喷墨机和压电马达等。 压电扩音器涉及到三个不同的物理场：结构场，电场以及流体中的声场。只有具有多物理场分析能力的软件才能求解这个模型。 压电材料选用PZT5-H晶体，这种材料在压电传感器中用得比较广泛。在空气和晶体的交界面处，将声场边界条件设置为压力等于结构场的法向加速度，这样可以将压力传到空气中去。另外，晶体域中又会因为空气压力对其的影响而产生变形。仿真研究了在施加一个幅值200V，震荡频率为300 KHz的电流后，晶体产生的声波传播。这个模型的描述及其完美的结果表明在任何复杂的模型下，我们都可以用一系列的数学模型进行表达，进而求解。 多物理场建模的另外一个优势就是在学校里，学生们直观地获取了以前无法见到的一些现象，而简单易懂的表达方式也获得了学生们的好感。这只是 Krishan Kumar Bhatia博士在纽约Glassboro的Rowan 大学给高年级的毕业生讲授传热方程课程时介绍建模及分析工具所感受到的，他的学生的课题是如何冷却一个摩托车的发动机箱。Bhatia博士教他们如何利用 “设计－制造－检测”的理念来判断问题、找出问题、解决问题。如果没有计算机仿真的应用，这种方法在课堂上推广是不可想象的，因为所需费用实在是太大了。 COMSOL Multiphysics拥有优秀的用户界面，可以使学生方便地设置传热问题，并很快得到所需要的结果。“我的目标是使每个学生都能了解偏微分方程，当下次再遇到这样的问题时，他们不会再担心，” Bhatia博士说，“这不需要了解太多的分析工具，总的来说，学生都反映‘这个建模工具太棒了’”。 很多优秀的高科技工程公司已经看到多物理场建模可以帮助他们保持竞争力。多物理场建模工具可以让工程师进行更多的虚拟分析而不是每次都需要进行实物测试。这样，他们就可以快速而经济地优化产品。在印度尼西亚的Medrad Innovations Group中，由John Kalafut博士带领着一个研究小组，采用多物理场分析工具来研究细长的注射器中血细胞的注射过程，这是一种非牛顿流体，而且具有很高的剪切速率。 通过这项研究，Medrad的工程师制造了一个新颖的装置称为先锋型血管造影导管（Vanguard Dx Angiographic Catheter）。同采用尖喷嘴的传统导管相比，采用扩散型喷嘴的新导管使得造影剂分布得更加均匀。造影剂就是在进行X光拍照时，将病变的器官显示得更加清楚的特殊材料。 另外一个问题就是传统导管在使用过程中可能会使得造影剂产生很大的速度，进而可能会损伤血管。先锋型血管造影导管降低了造影剂对血管产生的冲击力，将血管损伤的可能性降至最低。 关键的问题就是如何去设计导管的喷嘴形状，使其既能优化流体速度又能减少结构变形。Kalafut的研究小组利用多物理场建模方法将层流产生的力耦合到应力应变分析中去，进而对各种不同喷嘴的形状、布局进行流固耦合分析。“我们的一个实习生针对不同的流体区域建立不同的喷嘴布局，并进行了分析，” Kalafut博士说，“我们利用这些分析结果来评估这些新想法的可行性，进而降低实体模型制造次数”。 摩擦搅拌焊接（FSW），自从1991年被申请专利以来，已经广泛应用于铝合金的焊接。航空工业最先开始采用这些技术，现在正在研究如何利用它来降低制造成本。 在摩擦搅拌焊接的过程中，一个圆柱状具有轴肩和搅拌头的刀具旋转插入两片金属的连接处。旋转的轴肩和搅拌头用来生热，但是这个热还不足以融化金属。反之，软化呈塑性的金属会形成一道坚实的屏障，会阻止氧气氧化金属和气泡的形成。粉碎，搅拌和挤压的动作可以使焊缝处的结构比原先的金属结构还要好，强度甚至可以到原来的两倍。这种焊接装置甚至可以用于不同类型的铝合金焊接。 空中客车（AirBus）资助了很多关于摩擦搅拌焊接的研究。在制造商大规模投资和重组生产线之前，Cranfield大学的Paul Colegrove博士利用多物理场分析工具帮助他们理解了加工过程。 第一个研究成果是一个摩擦搅拌焊接的数学模型，这让空客的工程师“透视”到焊缝中来检查温度分布和微结构的变化。Colegrove博士和他的研究小组还编写了一个带有图形界面的仿真工具，这样空客的工程师可以直接提取材料的热力属性以及焊缝极限强度。 在这个摩擦搅拌焊接的模拟过程中，将三维的传热分析和二维轴对称的涡流模拟耦合起来。传热分析计算在刀具表面施加热流密度后，结构的热分布。可以提取出刀具的位移，热边界条件，以及焊接处材料的热学属性。接下来将刀具表面处的三维热分布映射到二维模型上。耦合起来的模型就可以计算在加工过程中热和流体之间的相互作用。 将基片的电磁、电阻以及传热行为耦合起来需要一个真正的多物理场分析工具。一个典型的应用是在半导体的加工和退火的工艺中，有一种利用感应加热的热壁熔炉，它用来让半导体晶圆生长，这是电子行业中的一项关键技术。 例如，金刚砂在2,000°C的高温环境下可以取代石墨接收器，接收器由功率接近10KW的射频装置加热。在如此高温下要保持炉內温度的均匀，炉腔的设计至关重要。经过多物理场分析工具的分析，发现热量主要是通过辐射的方式进行传播的。在模型內不仅可以看到晶圆表面温度的分布，还可以看到熔炉的石英管上的温度分布。 在电路设计中，影响材料选择的重要方面是材料的耐久性和使用寿命。电器小型化的趋势使得可在电路板上安装的电子元件发展迅猛。众所周知，安装在电路板上的电阻以及其他一些元件会产生大量的热，进而可能使得元件的焊脚处产生裂缝，最后导致整个电路板报废。 多物理场分析工具可以分析出整个电路板上热量的转移，结构的应力变化以及由于温度的上升导致的变形。这样做可以用来提升电路板设计的合理性以及材料选择的合理性。 计算机能力的提升使得有限元分析由单场分析到多场分析变成现实，未来的几年内，多物理场分析工具将会给学术界和工程界带来震惊。单调的“设计－校验”的设计方法将会慢慢被淘汰，虚拟造型技术将让你的思想走得更远，通过模拟仿真将会点燃创新的火花。

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[转载]利用Maplesim完成双管换热器的建模

COMSOLFEM 2011-2-18 13:03

Modeling a Double Pipe Heat Exchanger with MapleSim Posted: December 29 2010 by Samir Khan 259 Products: Maple MapleSim 6 0 A prospective customer recently asked if we had a MapleSim model of a double pipe heat exchanger. Heat exchangers are a critical unit operation in the process industries, and accurate models are needed for process control studies. I couldn't find an appropriate model so I decided to derive the dynamic equations, and implement them using MapleSim's custom component interface. I'll outline my modeling strategy in this blog post. Typically, double pipe heat exchangers are modeled using a continuum approach, in which the temperature variation across both streams is described by PDEs, or a discretized approach, in which the temperature variation is described by ODEs. Given that MapleSim solves ODEs (and not PDEs), I chose the discretized approach. 1 Deriving the System Equations 1.1 Introduction The heat exchanger was divided into N control volumes. A heat balance on a typical control volume resulted in three differential equations – one each for the tube- and shell-side liquid, and one to model the heat capacity of the tube wall. Axial heat flow along the tube wall (heat flow into and out of tube wall sections due to temperature differences in adjacent tube wall sections) was also modeled with Fourier's Law of conduction. For the simple model outlined here, I've assumed that heat exchanger was insulated, so no convective heat losses from the surface are considered. 1.2 Energy Balance on the Tube and Shell-Side Streams For a single control volume, a heat balance on the tube-side stream gives However Ttin,iand Ttout,i(the inlet and outlet tube-side temperatures in each control volume) are not state variables. They are approximated by taking the average of adjacent temperatures: Hence the heat balance on the tube-side becomes A similar heat balance on the shell-side fluid gives 1.3 Energy Balance on the Tube Wall The tube wall acts as a heat capacitor, and can have a significant effect on the transfer of energy from one stream to another. It is assumed that the tube wall has a homogenous temperature in each control volume, with heat transferred to and from the tube- and shell-side liquids, and via conduction from adjacent tube-wall sections. A heat balance gives: In reality, the inner and outer surface would have different temperatures. This could be modeled by dividing the tube wall into several layers, performing a heat balance on each with Fourier's Law governing heat flux between layers. This simplified model ignores this effect. 1.4 Heat Transfer Coefficients The heat transfer coefficients hwt and hws were predicted by the Dittus-Boelter correlation . 2 Implementation of System Equations in a Custom Component The entire set of differential equations for all N control volumes were generated in a MapleSim custom component with a simple application of the ?seq command (this approach meant I could explore how increasing the number of control volumes affected the results simply by changing the value of N and regenerating the custom component). Figure 3 give a small subset of equations implemented in the custom component (see the attached MapleSim model for the full set), while Figure 4 outlines the steps involved in creating a custom component. It's important to note that no causality has been specified, so the block can be used in any configuration. 3 Complete Heat Exchanger Model The heat exchanger as outlined above can be downloaded here . A more sophisticated version of this model can be found here . This version accounts for the temperature variation of the tube-side liquid viscosity (which can have a significant effect on the tube-side heat transfer coefficient, as predicted by the Dittus-Boelter correlation), and also implements a temperature control loop. Another version (that I can't share) models the temperature variation of the tube wall to a greater fidelity, and convective losses from the shell surface. 4 Notation Dit Inside diameter of tube m Dot Outside diameter of tube m Dis Inside diameter of shell m t Density of tube-side fluid kg m-3 s Density of shell-side fluid kg m-3 w Density of tube-wall material kg m-3 Cpt Specific heat capacity of tube-side liquid J kg-1K-1 Cps Specific heat capacity of shell-side liquid J kg-1K-1 Cpw Specific heat capacity of tube-wall material J kg-1K-1 hsw Heat transfer coefficient of shell-side fluid and tube wall W m-2K-1 htw Heat transfer coefficient of tube-side fluid and tube wall W m-2K-1 L Length of heat exchanger M N Number of control volumes Tti Temperature of tube-side liquid in control volume i K Tsi Temperature of shell-side liquid in control volume i K Twi Temperature of tube wall in control volume i K Qt Flowrate of tube-side liquid m3s-1 Qs Flowrate of tube-side liquid m3s-1  maple maplesim applications Add Comment Branch Contact Author Flag This 2403 views You must be log into your MaplePrimes account in order to post a comment. 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学术期刊“网上仿真阅读”

zhaodl 2011-1-6 15:08

学术期刊网上仿真阅读 今天上午，在处理数字优先出版稿件时，无意中发现：在出版文献管理栏目里文章序号的旁边多出一个磁盘小图标。我的第一反应是：保存，当我随手点击以后，发现：是一个在线仿真阅览器（如图）。 这种阅览方式一直被应用于文化类和科普类期刊的数字化。其可以完整地体现期刊汇编的成果，保存期刊汇编者的创造性劳动，同时也可以满足人们阅读传统期刊的习惯，部分享有阅读的感觉翻阅。更重要的是，为网络环境下期刊的整刊发行创造了条件，基于整刊的网上订阅可以实现浏览、借阅和购买等不同的行为。使读者可以方便地在网上浏览自己可能感兴趣的期刊，应该是数字出版应该做到的，而不应该仅仅是缴费或摘要两种选择。 而这种浏览方式，我以前还没有在学术期刊中见过，前段时间我给知网的于副社长建议过：不妨开设这么个阅读途径。一方面可以给读者多提供一种选择，另一方面可以象征性地保护一下期刊的汇编权和汇编劳动，安慰一下被网络肢解的传统出版者的心。当时她答应给技术人员建议看看，有消息给我回复。没想到，我无意当中发现了，很是高兴。 可惜的是，目前我只在编辑部优先出版具有审核权账户中的页面出版文献管理界面了看到。在读者可以看到的数字出版平台还没有开通。也许涉及运营模式而不好轻易改动，也许是正在开发之中还需要时间。 另外一点遗憾是，目前只能够实现单篇仿真阅读如果能够实现整刊仿真阅读那就更好了我可以在网上翻阅自己的期刊，也可以翻阅朋友的期刊，借鉴兄弟期刊的整体策划和版面设计，享受传统出版的阅读乐趣（那么点感觉）。 如果能够允许自由组合进行专题仿真阅读那就更好了，那样对于我们这些综合性学报来讲，除了基于数据库的内容整合，也可以根据自己的策划来组织网上专刊，突破纸质版的限制， 为办刊人提供更加广泛的发挥空间 。 一点感触，写出来与大家分享， 数字出版与纸质出版不一定是一对冤家，纸质版也有优势。网络和技术应该在发挥网络优势，继承纸质出版优势方面发挥更大的作用 。

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高血压和动脉硬化病因发病机制：基于系统理论与模型的研究

suzhenpei 2011-1-2 14:22

高血压和动脉硬化病因发病机制：基于系统理论与模型的研究 中山大学　苏镇培 施晓耕 周毅 本研究在系统科学理论和方法指导下, 整合和概括近年来多学科的研究成果，指出基于血流动力学规律的全系统结构功能调控，是循环系统运行和演变的基本原理。以信息调控的观点，集成经典血流动力学6个基本公式为循环系统主要数学模型。在该模型上定性仿真，从理论上阐明了血压维持的生物学途径和高血压及各种动脉硬化的病因发病机制。揭示高血压和动脉硬化是相互促进、互为因果的统一的病理生理过程。基本弄清了高血压与靶器官损害之间的因果关系。从而把现行各种高血压和动脉硬化发病机制的理论和假说统一起来。提出血压与高血压的新定义，为制订更合理、可行的防治方案奠定基础。 　　　　　 引言　 心脑血管病包括心肌梗死、脑卒中等多种疾病，是人类健康的重大威胁，是危害中国和世界人民健康的第一杀手。中国每年由心脑血管疾病导致的死亡数近300万，占总死亡数的35%～40%，位居各种死因的首位。每年防治费用逾千亿元人民币。高血压、动脉粥样硬化（AS）则是心脑血管病的主要病理基础。美国国家心肺血液研究所的工作组（NHLBI Working Group）提出的高血压研究的未来方向 认为 : 1．高血压是世界性的主要公共健康问题, 单美国每年就有5000万病人，它是引起冠状动脉病，心衰，卒中和肾脏疾病等靶器官疾病的主要危险因素。 2．尽管在预防、治疗和控制高血压及其后发病上力度不断加大，但美国的高血压流行并无减少。 3．高血压的发病机制仍不清楚。 4．因此导致目前的治疗重点是用药物降低升高的血压，而不是治疗其病因。 NHLBI Working Group提出的高血压基础研究主要目标: 确定 血压维持的生物学途径和高血压的发病机制 。由于高血压的复杂性、多因性和呈缓慢进展过程、对其数月数年的长时程的控 制了解很少，目前已清楚：没有单一途径可以回答有关高血压发生机制的关键问题，所以必须强调从基因到机体的所有研究水平开展多学科的综合研究。尽力 弄清高血压与靶器官损害之间的因果关系 。 当前认为原发性高血压发病机制包括：遗传与环境相互作用学说，脑交感神经学说，血管学说，肾钠处理、容量状态和离子交换学说，肾素-血管紧张素系统和肾激肽释放酶-激肽系统及一氧化氮和内皮素等循环活性物质调节紊乱学说，以及胰岛素抵抗和内皮细胞功能不全等。 。 由此可见，目前对高血压发病机制的认识正如：盲人摸象，各说异端。 NHLBI Working Group提出今后主要研究方向之一是 应用系统生物学方法的跨学科研究 。 我们为解决高血压动脉硬化这样复杂疾病的病因难题， 采用系统科学理论和方法 来研究处理 。在深入研究前人血流动力学、血液流变学、循环生理学、血管生物学、病理生理学和临床医学等多学科研究成果的基础上，力图从上而下弄清循环系统的整体结构、功能、信息调控及其运行规律，构建能模拟真实动脉系统的数学模型，用模型整合集成现有主要高血压发病机制学说，提出高血压和动脉粥样硬化的发病机制新假说。 第一部分　　循环系统的结构、功能与调控 一、循环系统及其子系统的结构与功能 任何系统都遵循结构与功能相适应规律，我们就是要揭示结构实现功能的内在规律： 循环系统是人体系统最重要的子系统之一。 循环系统的整体功能和主要目标：保证全身器官组织的血流供应和废物清除及内环境的稳定。 循环系统是血流运输、分配的循环管道系统 循环调控系统（调控结构与功能，以适应不断变化的环境-这是流体物理管道所没有的。） 循环系统结构：由心脏、血管系统、血液系统、肾脏、循环调控等子系统构成，它们共同 保证血液流动、循环、滤过并按器官需要分配血流量、维持内环境稳定。 心脏==动力泵（心室-驱动泵；心房-抽吸泵） 　 血管系统==动脉树（心收缩动能+主动脉弹性势能驱动血流，循血流动力学规律） （管道网）毛细血管网（静水压+渗透压驱动） 　　　　 　　　　　　 静脉树 （心房抽吸力+重力驱动） 传输介质 ==血液：血细胞、血浆白蛋白　　 、免疫球蛋白、电解质、水 调控信息网==自主神经及其各级中枢：交感神经－肾上腺素系统 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 副交感神经－胆碱能系统 　　　　　　　　 　　　　　　　　　肽能神经 循环激素：肾素－血管紧张素－醛固酮系统 　　　　　　　　　　　　　加压素系统 　　　　　　　　　　　　　心房利尿钠肽系统 局部激素 　　　　　　　　心脏及各级动脉的感受器、效应器 肾脏___ 滤过(废物)，重吸收（水、电解质）、分泌，维持内环境稳定。　 肾在完成循环系统的三大整体功能：保证各器官、组织的血流供应、废物清除和内环境稳定上处于枢纽位置。 二、动脉子系统分析 1 ．动脉系统总目标（整体功能） ：输送、分配血流(Q)，随时满足各器官、组织的功能需要。 心搏出总血流量是有限的，必然按各器官、组织当时的实际功能需要，调节分配血流量。　　 2. 动脉系统层次结构分析： A ．动脉系统 有两大 子系统 ：血流与动脉壁，彼此互为存在环境：没有血管就无血流；没有血流的不是真正血管；相互协调，完成系统功能：保证血流供应。 (1)血流：血液的流动遵循血流动力学与流变学规律。血流能保持流体的流动特性主要由于心脏搏动产生的驱动力。表征血流流动特性的主要变量是流速(V)。血流作用力对血管壁有伤害作用；血流的止、凝血及纤溶特性，对血管壁和血液流动又有保护作用。 (2)动脉壁：是血液流动的管道，其整体功能和目标就是输送血流；主动调控血管的几何形态r直接影响血流作用力和血流分配。　 (3)血管壁与血流相互关系： 生物物理关系　血管的几何状态构成血流的主要阻力 血流张力wall stress，tensile stress（主要对血管中膜影响） 　　　　　　　 血流切应力 shear stress（主要对血管内膜影响）　　　　　　　　　　　　　　　　　 生物化学关系 血流对血管：营养、生长因子 　　　　　　　　　 炎症、免疫因子 　　　　　　　　　 舒缩介质调控内皮细胞和平滑肌舒缩 　　　　　　　　　 血流速度、凝血和纤溶因子分别影响及参与凝血、纤溶。 血管对血流：正常平滑的内膜有抗凝、抗栓作用。 血管收缩、内膜下层暴露有促凝、止血作用。 B ．动脉系统构成层次： (1) 动脉树纵向层次：大弹性动脉、中等肌性动脉、小动脉、微细动脉 (2) 动脉壁横向层次：内膜、中膜(平滑肌层)、外膜，3 者共同构成。 内膜：主要由单层内皮细胞构成。 中膜：由多层平滑肌细胞、细胞外基质及神经纤维网络构成。 C ．动脉系统调控 由循环系统的调控子系统调控(详见后) 3 ．动脉壁（作为血流管道）突现的整体功能特性：　　　　　　　　　　　 　　　　 完整性 （主要由整个内膜承担，而不决定于少数或个别内皮细胞）：　 血流切应力对管壁的损害与内膜完整、促凝止血、内膜重塑、重构、修复间维持动态平衡。完整性破损可引起局部粥样斑块、溃疡、血栓、出血。 稳固性 （主要由内、中膜承担，可用中、内膜厚度h表征） 血管壁构成的物理粘弹性，以及管壁可收缩、重塑、重构的生物学特性能对抗过高张力对管壁的损害，不致破裂、出血。 通畅性 （主要由内、中膜承担，可用管腔半径r表征）：　 管腔狭窄、血流停滞、凝血、血栓倾向与血管扩张、抗凝、纤溶保障管腔通畅间动态平衡；通畅性消失即血栓形成导致供血区缺血、梗死。 舒缩性 （主要由中膜承担，可用舒缩率表征）： 　 神经体液调控中膜平滑肌舒缩，以调节、适应血流量及张力变化是生命管道的主要特性。　　　　 上述特性可分为 ： 物理特性（如非生命硬管）：完整、坚固与通畅性；（如弹性胶管）：顺应性 生物特性：舒缩性、代偿修复性(内膜修复、中膜重塑重构）、病理适应性 4． 血流突现的整体功能特性 物理特性：流动-流变性(高流速下液态流动性、极低流速下固态变形性) 　 生物学特性：凝血（止血）－纤溶（抗栓）活性。　 5 ．动脉壁整体演变的原因和过程分析 原因： 适者生存，生物体的所有结构功能改变都是对变化了的内外环境的直接或间接适应。适应性导致复杂性。为保证输送血流的总功能，适应血流的变化，动脉壁必须保持上述突现的物理和生物学特性，一旦某特性发生变化，调控系统就会启动其复杂的、适应代偿的病理生理过程。 适应过程 ： 功能代偿（调控中膜、内膜） 结构代偿（管壁重塑、重构、修复） 病理代偿（小动脉硬化、粥样硬化－牺牲舒缩性，保持完整性和通畅性） 失代偿（出血或血栓形成，导致通畅性丧失） 供血器官缺血性功能障碍（动脉输送血流的功能障碍） 　 靶器官疾病 演变过程：　 正常状态 　动脉壁4大特性正常，血压P正常。调控动脉舒缩，可满足各器官血流需要。 衰老状态 　局部轻度动脉硬化，4大特性轻度受损，P或稍升高，对血流影响小。　 病理状态 局部严重动脉粥样硬化和/或高血压小动脉硬化：舒缩性、通畅性严重减退 影响血液流动和器官血流供应，升高的P成为维持Q的主要调控变量。 疾病状态 （突发血管事件） 局灶血管壁完整性损害、破裂　　　出血 　　　　 局部血管通畅性损害、堵塞　　　　缺血梗死 三、动脉系统的工作原理及其数学模型 血液在血管内流动, 必然要受流体力学（血流动力学、血液流变学）的规律所支配。血流是血管的内环境，血流与血管壁的关系首先是血流动力学关系，因此循环生理调控只能和必须在血流动力学规律的基础上实现。这是其最基本的工作原理。 动脉系统是复杂的、不对称的、多分枝分叉、几何形态多样的弹性管道系统。血流又是脉动流，它对血管壁的张力是不对称、周期变动的。现有的生物物理学数学公式、方程并不能真正模拟动脉系统无比复杂的结构、瞬时改变的血流状态及其更复杂的相互关系，精确的动脉系统模型难以建立。其实动脉系统模型不必过于复杂。因为循环系统存在多层次、多通道而又精密的生物调控机制，只需定性遵循各血流动力学的基本规律, 并通过综合调控就可逐渐迫近总目标，而非逐一服从复杂的定量数学关系。这一系统科学原理为构建动脉系统数学模型提供简化的理论基础。我们发现，集成经典的流体力学和流变学相关公式 ，就是动脉系统理想的数学模型。即 经典血流动力学基本公式 + 信息调控 = 理想的动脉系统模型( 能反映系统的主要结构、功能、调控和演变) 。 　 1 ．哈肯- 帕肅叶定律 （ Hagen-Poiseuille law 或Poiseuilles equation）反映血管系统实现整体目标与主要调控变量的关系。 Q=P r4 /8L (1) 　P------血流压力。用于动脉系统就是血压，为血流的驱动力，是系统的整体特性、调控靶点和主要状态变量。 r----血管半径，是表征局部动脉壁结构的主要状态变量，与动脉壁功能、血流、血液理化性质相关，是神经体液调控中小动脉功能的主要调控靶点和调控变量。 ---血粘度，决定于血流速度V（正常流速下接近牛顿流体水的粘度，流速减慢至某临界值下呈指数增高）、其次决定于血容量U和血液构成（血液有形成分与血浆的比值）。是不可调控也不必调控的变量，一般视为常量。 L----血管长度，可视为常量。 要完成动脉系统的总目标 ：随时满足各组织器官的血流Q的需要。 按帕肅叶定律L、是常量，Q是因变量，其稳定主要靠调控r与P两个自变量实现。 正常生理状态下，P在一定范围内有波动，机体通过微调器官内某动脉段r，即可满足该供血区不同功能状态的血流需要。P变化则为系统调控，要平衡多个血压调控机制，影响全循环系统。 当r为0（血管闭塞）或 P为0（心搏骤停）时，Q均为0。 2 ．血流对动脉壁的作用力--张力(T)与血流的相互关系 ： 拉普拉斯（Laplace）定律 T=P r/h （2） 　　动脉舒缩引起r/h比值的瞬时变化，主要是r的变化，受神经体液调控，效应器是中膜平滑肌。当高血压时P升高（自变量），T必然增大（因变量），威胁动脉壁的稳固性，循环调控机制不得不缩小r（调控变量），相应h增厚，以降低r/h比值，以免T过大。长期高血压下，小动脉壁经历重塑、重构、硬化过程，导致h越来越增厚，r越来越缩小， 动脉壁呈慢性结构演化过程，涉及中膜与内膜。该公式可模拟仿真高血压下各器官小动脉硬化过程和结局。　 3 ．血流对血管内膜的作用力 -- 壁切应力(w) ∵按牛顿粘性定律 = / =dv/dx w＝ dv/dr　　　 ∴w = dv/dr (3) *切变率(速度梯度)；切应力；血粘度；；w壁切变率；v流速；r血管半径 （3）式说明血管内膜所受切应力与血粘度、流速成正比，与血管半径成反比，即血粘度越高或流速与血管半径比值越大，血管内膜受到的切应力越大。该式可模拟仿真高血压下大中动脉血流速度增快下，内膜所受切应力增大，可能损伤内膜，结合血脂沉积导致动脉粥样硬化发生与加重。 　 又据 伯努利方程： P1V1 = P2V2 , 可推论血管狭窄处流速越快，内膜所受切应力越大。 4． 雷诺数　Re = v r/ (4) 　　　 为血液密度，v 为平均流速，r为血管半径，为粘度，在正常大中动脉血流中和为常数，因而，流速越快，管径越大，雷诺数Re越大，血流会变为湍流。流体在管内流动，当流量较低(因而雷诺数Re较小)时，管内流动呈层流状态。实验证明在正常情况下，整个循环系统中的血液流动接近层流，仅在主动脉瓣和肺动脉瓣的出口处，由于主动脉和肺动脉直径较大，血流速度也较快，有可能在心脏射血期的减速阶段出现局部湍流。在某些病理情况或大中动脉分叉、转弯等局部狭窄或增宽处，血流速度突然增大或减速超过临界值，就可出现局部湍流，损伤内膜，结合血脂作用可致动脉粥样硬化发生与加重。 总之，在上述的（1）（2）（3）（4）式中 ， r 都是关键变量 (key variable or parameter)， 故动脉口径 r 是最重要的可调控变量。这就不难理解为什么神经体液调控都是主要调控血管平滑肌的舒缩，即调控血管口径r 。 因为只要r可调，器官流量Q就可保证；张力T、切应力就不可能增大至损害中膜、内膜的程度。但r的调控首先围绕器官Q的稳定供应这个大前提，尤其在心、脑、肾。为了Q稳定，调控常不得不权衡利害，为保持相当的r，而暂不管T和w增大对血管壁带来的慢性损害，这是高血压性中、小动脉硬化缓慢形成的病理生理学基本原因。 （3）（4）式可说明在高血压下血流速度V和血管口径r变化的过程中，大中动脉内膜动脉粥样硬化必然发生的病理生理学基本原因。 随动脉硬化加重，r变得不太可调，就只能靠P调控来维持流量Q，一旦P突然下降，Q减少，如侧枝循环又代偿不及，就可导致心脑缺血或梗死等靶器官疾病。 r 的生理调控机制：自主神经：交感、副交感神经、肽能神经 循环激素：肾上腺素、血管紧张素、加压素、心房利尿钠肽、激肽等 局部激素：PGI2/TXA2;ATⅡ,NO/ET　　 r 　静态时决定于中膜与内膜的厚度，动态时主要决定于动脉壁在神经体液调节下收缩还是舒张，以及可舒缩程度（硬化程度）。 而决定器官内血流的主要是阻力小动脉r，其次是影响全器官血流的中动脉－器官动脉（如大脑中、前、后动脉，冠状动脉，肾动脉）r，而不是大动脉,　所以高血压性动脉硬化是从末端小动脉向心逐渐发展至中、大动脉的。 以系统科学观点分析整合的 上述几个血流动力学公式（其中的P，r，是可变、可调控的变量 －决策变量） ，确是能 描述 动脉系统状态的数学模型。 如把这5个公式联立为方程组，写成微分或差分方程形式，成为系统动力学方程，就可实现计算机建模仿真： 如帕肅叶方程写成⊿ Q/ ⊿t = （ ⊿ r/ ⊿t) 4 ⊿ P/ ⊿t /8 L 上述论证说明如何用线性公式处理非线性难题，关键在于如何使信息调控介入。 四、系统血压的调控 血压(P) 是循环系统实现整体功能保证血流供应的主要调控变量，同时又是维持血容量和内环境稳定的主要调控变量 ，是 循环系统突现的整体特性， 是血液流动的动力，并对血管壁有作用力（张力、切应力）。 普遍公认血压由心搏出量和总外周阻力共同决定 ： 　 P=COTPR (6) CO（心搏出量）除决定于心肌本身收缩力和心率外，主要与静脉回心血量密切相关，而静脉回心血量又与血容量密切相关（后者决定于以肾为中心的对水盐平衡的调控）。心脏功能正常情况下，CO主要由静脉回心血量，即静脉血容量决定，后者占循环血容量的70%，但只占细胞外液量的24%。正常细胞外液量与血容量维持动态平衡。喝水可及时补充血容量。所以，在正常情况下，CO总能满足机体的功能需要。　　　 TPR （总外周阻力），即各血管段外周阻力（8L /r4）之和。主要决定于各动脉口径r。由此可见，血压P除与动脉子系统相关外，还与心脏、静脉、肾脏等子系统功能密切相关，说明血压的维持需要全循环系统各个部分的参与。血压确实是全循环系统的突现特性，不是某单一因素可以决定的。 据此逻辑推论，高血压的相关基因就是与循环系统相关的所有基因，可能有成千上万之多，相互关系更是复杂无比。企图由基因、蛋白质这些最低层次逐一向上分析来解决系统高血压的发病机制其复杂程度难以想象，要实现几乎是不可能的。只能走顶层设计之路。 系统血压的生理调控机制 ： 1． 自主神经系统：压力、化学感受器-传入神经-脑干循环中枢-交感神经(去甲肾上腺素)、副交感神经(乙酰胆碱)-心肌、血管平滑肌膜受体。属全循环系统及局部的快速、精确升降压系统。 2． 肾上腺素系统：强烈升压的循环激素；受交感神经支配。 3． 肾素－血管紧张素－醛固酮系统：主要调控肾压力利尿钠机制 (mechanisms of renal-pressure natriuresis)和全身小动脉舒缩。属中速、持久、强大的升压、扩容系统。也受肾交感神经纤维调控。 4． 加压素(抗利尿激素，ADH)：主要调控肾的水盐排泄，维持渗透压、血容量和内环境稳定。 5． 心房利尿钠肽系统(cardiac natriuretic peptide system CNPS)：属保护心脏的减容、降压系统。 6． 肾激肽释放酶-激肽系统(Kallikrein - kinin system , KKS ) ； 7． 局部激素：PGI2/TXA2;ATⅡ,NO/ET等 8． 肌原性反射调控； 但是在各种病理生理情况下，不同的血压调控过程中(紧急、应激升压或降压，长期、慢性高血压等)，上述各调控系统具体如何协同整合、互相关联形成统一的升压或降压的调控趋势，还缺乏系统研究、精确了解。但按系统-信息-控制理论，对承担如此重要功能、具有无比复杂结构、需要随时适应内外环境变化的循环系统血压的调控不可能是以脑或以肾为中枢的绝对集中控制模式，也不可能采用没有集中控制的完全自由市场经济式的分散控制模式 ，更可能采用集中与分散结合的分层、分布式控制模式。根据信息来源、强度、功能的需要分别采取局部器官、全器官、相关器官或全系统的、快速或持久的、单个或多个调控系统结合等灵活、多样的调控模式。当环境变化, 将会影响全系统结构功能时，多路紧急信息传入，必定由中枢信息处理中心，根据对传入信息的整合分析评估、在优先保证系统整体功能的原则下，再传出命令信息到各调控、执行子系统，成为全系统的整体功能和行为。所以，脑循环中枢是血压的高级调控中心，它通过传出的交感、副交感、肽能神经纤维可调控、整合其他血压调控系统，达到对血压的迅速、精确调控。平时，各调控子系统协调运转，MAP基本维持稳定，局部血流可通过调控各动脉段的r来保证。 第二部分　　高血压与动脉硬化的发病机制 五、利用数学模型定性仿真高血压发病机制 为适应系统新的功能要求，调控及重新配置系统的结构是系统科学的普遍规律。循环系统的结构调控和重新配置必须在血流动力学和血液流变学的基本规律上进行。整合以下经典公式能揭示和仿真循环系统的整体结构功能、行为和疾病发生的原因和机制。 Q= P r4/8L (1) 　　　　　　T= 　P r/h (2) 　　　　　w ＝4v/ r (3) 　　　　　　ｐ1ｖ1＝ｐ2ｖ2　　　　　　　　　　　　(4) Re = v r/ (5) P = CO TPR （6） 1． 正常血压时各器官血流分配 正常机体血压P保持动态稳定，但在体力、脑力活动和睡眠时各器官所需血流量又各不相同，此时循环系统行为是按(1)式，主要通过神经体液调控不同器官动脉r来分配血流量：因P不变，某血管r 舒张或收缩1倍时，可导致Q增加或减少16倍，足以满足各器官组织生理功能变化的需要。此时血管壁的r/h ，所受的T，w均处正常可耐受的状态。 2 ． 原发性高血压发病机制假说 按(1)式, 血压是保证血流量稳定（尤其是心、肾、脑）的主要因素。　　　　　　　　　　 　 1 ）原发性高血压的启动机制 ： 某重要器官1（肾或脑的整体或局部），在生命某时段因生理或病理原因，最大舒张该器官供血动脉r1，仍不能满足其功能所需的血流量Ｑ1 。据(1)、(6)公式 这时只能通过全系统调控：增加心搏出量CO（通过增加血容量或心脏收缩力）；或增加外周阻力TPR来升高血压为Ｐ1，以满足该器官的血流量Ｑ1。 A． 肾：近年大量研究证实肾是原发和继发性高血压的启动者，既是引起高血压的罪犯， 也是其受害者 。 肾脏的主要功能是维持体液成分、容量的恒定和排泄代谢废物 。只要还有生命，肾脏就必须有效排泄尿素、肌酐、尿酸等代谢废物。肾脏基本功能单位是肾单位，肾单位由肾小球和肾小管组成。肾首先通过约120万个肾小球滤过血液（肾小球其实是出、入球小动脉间的毛细动脉丛，总面积＞1．5米2，而肾小球囊则是泌尿系统的起始端），再由肾小管重吸收被滤过的水、盐、葡萄糖等有用的成分，剩下的废物随尿液排出。所以肾是循环器官和泌尿器官的嵌合体。肾接受心搏出量的25%。正常肾有自动调节功能：可在MAP大范围波动的情况下，维持肾血流量(RBF，renal blood flow)稳定，保证肾小球滤过率（GFR）和肾小管重吸收功能，使血液能有效净化和水钠平衡。这个机制主要由RAAS调控（入球小动脉旁的近球细胞能感受小动脉压力，远曲小管的致密斑能感受Na＋、Cl－浓度而调节肾素释放。） a. 每个肾只有一条肾动脉供血。当肾内肾小球前的不同动脉段（叶间动脉、弓形动脉、小 叶间动脉、入球小动脉）因先天或后天原因导致管腔狭窄血流阻力增大，或因肾小球数量减少，不足以维持GFR时，机体可通过RAAS调控升高体循环血压，以恢复肾小球的滤过功能。被认为是原发性高血压的最可能原因之一。 b. 如果肾本身病变或缺陷导致肾小球滤过率降低和/或肾小管重吸收功能障碍，血压升高则是维持体内正常水钠平衡、稳定渗透压和血容量的一种代偿方式（肾性高血压）。肾脏病变致身体水钠潴留，血压升高是必然的，是维持生命必需的。 由于目前患者对早期高血压的认知缺乏和医学对高血压诊断方法和程序的缺陷，对各种肾内血管和血流动力学改变，或轻微的肾小球或肾小管的病变难以检测，其中多数就被归为原因不明的原发性高血压。　　 B．脑：有四条动脉入颅并形成多层次的侧枝循环，单一脑供血动脉狭窄或闭塞很少作为高血压的启动病因 a. 作为循环中枢的脑干，血管受压常可引起脑源性高血压：已有很多研究证实，后颅窝血管对延髓腹外侧舌咽迷走神经根入口处压迫可能是部分原发性高血压病的发病机制。主要是搏动性异常血管襻刺激下方接触的神经组织，导致交感神经异常兴奋，升高患者基础血压而发病。对这部分原发性高血压患者行后颅窝血管减压术可治愈或明显减轻高血压 。 b. 阻塞性睡眠呼吸暂停综合征引起脑缺氧性高血压。. 2 ）维持机制 A．高血压小动脉硬化： 　a. 功能要求：当上述重要器官靠自身供血动脉口径r1扩大也不能满足血流的状态下，必然升高血压以保证该器官的血流，但对全身不需增加血流量的多数器官的供血动脉，在Ｐ1升高的情况下，必然要收缩r2，r3rn，来维持原有Ｑ2、Ｑ3Ｑn。另方面，现巳证明，如这种情况持续，高CO和高血容量将逐渐回复正常，完全靠各器官的阻力血管r2，r3 rn的缩小，引起的TPR增加来维持高血压Ｐ1(这也是循环系统权衡选择的结果－该升压调控决策对全系统影响最小)。 　b．结构改变：又据 （2）式 ，这些器官阻力血管如长期收缩，将引起动脉壁的功能－结构代偿：从r缩小，h增厚到重塑、重构――小动脉硬化改变(中膜增厚，平滑肌减少，胶原纤维增多，坚固性增加，舒缩性减少)；内膜对舒张介质反应性降低、NO分泌减少，对收缩性介质反应性增高。此时就适应高血压，再不能耐受原来较低的血压（因动脉壁舒张能力降低）。这意味着，这意味着，全身各器官阻力小动脉的血管结构都变成高血压小动脉硬化，适应高血压而不再适应原有正常血压，就成为持续的慢性高血压。（这是原发性高血压往往经历十多年无症状的、缓慢进展过程的根本原因，也是慢性高血压患者急降血压会导致靶器官缺血的发生机制）。同时心脏为适应TPR的增加，也经历从功能性的心脏收缩力增大到结构性的心肌向心性肥大的高血压性心的逐渐演变过程。 B.重置肾压力利尿钠机制： 健康人血压升高时肾排钠和水增加，容量缩减，使血压恢复到正常水平。这一机制称为压力利尿钠，是长期控制血压的最重要的机制，如果发生高血压，有人推断一定是压力利尿钠机制出了差错，否则血压应该恢复正常。为维持长期高血压，压力利尿钠机制必然重置。RAAS是压力利尿钠主要的调节者，AII的主要作用之一是调节肾小管的钠重吸收。事实证明，重置肾压力利尿钠是高血压维持和进展的重要机制 。　 3 ）进展机制 （高血压与小动脉硬化相互促进） ： 按（2）式，过高的P，对小中动脉壁的张力T也增大，导致r/h比值进一步缩小和动脉壁硬化，将可能引起一个或多个靶器官的血流Q进一步减少，就要求调控P再升高，两者相互促进，互为因果。形成高血压与高血压小动脉硬化的恶性循环。 六、高血压致大中动脉粥样硬化的发病机制仿真推理 　 1．高血压早期影响中等动脉：据（1）式为维持Q稳定和据（2）式为避免T损害血管壁，r必然收缩，是为生理调控及功能代偿。但据（3）式，内膜切应力w相应增大。 2． 长期慢性高血压过程中，除大中动脉中膜适应性结构改变外，内膜为适应切应力 w增大对特定部位内膜的损害作用，内膜也经历损伤－修复－纤维斑块－粥样硬化斑块－复合斑块的动脉粥样硬化过程。这过程中，中膜平滑肌细胞由收缩型转变为分泌型，起关键作用。损伤修复过程也是炎症过程。 3． 血脂、胆固醇本为细胞膜性结构修复的基本原料，但在内膜受损、局部血流状态紊乱的基 础上，其在血管壁的代谢、输送紊乱、过多沉积和在炎症细胞作用下的变性，加重动脉壁的动脉粥样硬化。过高血脂更加重和加速动脉粥样硬化严重性。 4． 大中动脉的粥样硬化斑块、局部狭窄、扩张，按（4）式，雷诺数Re增大，扰乱血流的层 流结构，变为紊流、湍流、回复流；高血压下切应力w骤升突降，均会加重内膜损害和诱发斑块内出血、破裂、血栓形成。 5． 高血压下，大动脉壁的滋养动脉也可发生高血压性小动脉硬化，可导致大动脉壁的供血不 足，发生缺血、变性，促进其动脉粥样硬化过程。 6． 高血压与大动脉纤维性硬化关系 随着年龄增大,大动脉管壁上压力负荷的主要承担部分由弹性纤维转为非弹性胶原，发生 弥漫性纤维性硬化，累及以中层为主的动脉壁全层，引起大动脉管腔增大，管壁增厚；流速减慢，管壁顺应性降低，主动脉收缩期接纳心室射血动能扩张到舒张期释放的势能下降，导致舒张压下降。这一大动脉纤维性硬化过程随血压升高而加速。 因为脑、肾灌注主要决定于平均动脉压（MAP），MAP=2/3舒张压（DBP）+1/3收缩压（SBP）, 在DBP过低时,为维持一定的MAP, 要加大心脏收缩力，代偿性升高SBP, 脉压同时增大。管壁硬化，脉搏波传导速度增快，折返的脉搏压力波与收缩期压力相重叠，更升高SBP。动脉顺应性减退是高血压大动脉主要的特征性改变。大动脉顺应性又是左心室后负荷的主要决定因素，顺应性减退导致左心室收缩期室壁应力增加与左心室肥厚；血流不稳定，容易产生涡流或返流。DBP降低，如低于脑、肾血流自动调节下限（高血压和老年人自动调节下限均显著升高），易导致脑、肾循环灌注不足和缺血。高血压老人大动脉顺应性减退是低DBP的原因，而伴随的高SBP也是为维持相当的MAP的病理生理性代偿，以维持脑、肾的有效灌注。此时过分降低升高的SBP，MAP必相应降低，将诱发脑、肾缺血事件 。常见于老人中的顽固性高血压 ，其实相当部分是机体血压调控系统顽强抵抗多种降压药作用以维持脑、肾有效灌注的病理生理代偿现象。 7. 高血压致心肾脑微动脉病变 高血压早期心肾脑实质内血流相对丰富，毛细血管血液弥散距离增宽，毛细血管网适应性 变得稀疏。到高血压小动脉硬化后期，舒张功能减退致血流供应随血压波动，易引起血流减少,由于毛细血管网早已稀疏，就使微循环缺血加重。高血压后期脑微循环缺血,是脑白质疏松的病理基础。而白质疏松是血管性痴呆的主要病理基础。高血压病人的局部冠状动脉微血管功能不全可影响冠状动脉的血流贮备和心肌电除极与复极，甚至引起心肌缺血。但它不一定与左心室肥厚的存在或程度相关 七、 长期慢性 高血压致靶器官损害 1．高血压肾损害　 原发性高血压患者，当血压持续升高5～10年后即可出现轻到中度良性肾小动脉硬化的病理改变，主要侵犯肾小球前的小动脉，引起入球小动脉玻璃样变，小叶间动脉及弓状动脉肌内膜增厚，导致肾自动调节曲线右移，要求更高血压才能维持GFR，一旦血压低于自动调节下限，就可出现继发缺血性肾实质（包括肾小球、肾小管及肾间质）损害 。当缺血肾单位出现肾小球硬化及肾小管萎缩的同时，不少健存肾单位出现代偿性肥大，处于三高（球内高压、高灌注及高滤过）状态，这种血液动力学改变反过来又促进残存肾单位进一步损害。高血压肾损害最终导致肾功能不全。是目前引起尿毒症的最常见原因。 2．高血压性脑损害（见后） 3．从过程分析看 高血压与靶器官损害之间的因果关系 高血压早期：小动脉壁还处于功能代偿或重塑阶段，如能去除病因，高血压可能逆转。 　　 动脉硬化期：心、肾、脑小动脉壁已重构、增厚、硬化，大中动脉已有动脉粥样硬化，血压调控系统也已发生结构性改变来适应长期高血压，脑、肾的自动调节的上下限均升高，此时急速降压会诱发器官缺血。如高血压的基本病因不能确定及无法去除，即使有效降压治疗也不能完全恢复血压。 　　 动脉变性期：可在硬化期之前或并存。主要为脑小动脉壁纤维变性或坏死，可形成微动脉瘤，或管壁变薄，容易破裂成为脑出血（也与血压升高过快及低蛋白、低脂血症有关）。此时过高血压有更大危害，应积极控制。 　　 靶器官疾病期：靶器官出现缺血、梗死等病变(有相应临床或影像表现)。 心：左心肥大-心衰，冠状动脉粥样硬化-心肌梗死，心内小动脉闭塞-小心梗、心房颤动 肾：小动脉硬化-肾功能损害-尿毒症 脑：小动脉硬化-腔隙性梗塞、白质疏松、血管性痴呆 小动脉纤维素性坏死-微动脉瘤-脑出血 动脉粥样硬化-血栓性脑梗塞 大动脉：粥样硬化-夹层动脉瘤、周围动脉病，TIA和动脉-动脉性脑栓塞 故 慢性原发高血压可定义为 ：某一重要器官逐渐发生影响其功能又不能靠局部血管舒张调控解决的持续相对血供不足（包括缺氧、缺糖）状态，导致系统血压调控机制权衡选择而引起的以系统血压持续升高为标志、各器官内高血压性小动脉硬化为基础的全循环系统的调控、适应、代偿和失代偿的复杂病理生理过程，同时导致和加重各大、中动脉粥样硬化，是多种心、脑、肾和周围血管病的主要原因和促进因素。 结论 ： 本研究在系统科学理论指导下, 整合和概括多学科研究成果，指出基于血流动力学规律的全系统结构功能调控，是循环系统运行和演变的基本原理。以信息调控的观点，集成经典血流动力学6个基本公式为循环系统主要数学模型。该模型从理论上阐明了血压维持的生物学途径和高血压及各种动脉硬化的发病机制。深刻揭示高血压和动脉硬化是相互促进、互为因果的统一的病理生理过程。基本弄清了高血压与靶器官损害之间的因果关系, 为提出更合理、可行的防治方案奠定基础。 该模型能为今后高血压动脉硬化的基础和临床研究指明方向：将本系统数学模型，转换为微分或差分方程－计算机仿真模型，成为解释、预测、评估模型。最终阐明高血压、动脉粥样硬化和心脑血管病的发病机制，并可设计出更合理的诊断、治疗和预防方案。结合临床信息，成为指导临床决策、预测预后的实用工具。 本研究是运用系统科学理论和方法成功解决复杂医学难题的首个例证，将为系统医学的建立和发展做出贡献。　　　　 主要参考文献 1． NHLBI Working Group.Future Directions for Hypertension Research (Executive Summary May 2004) . NHLBI, NIH, DHHS.htm. 2．Visith Thongboonkerd .Genomics, proteomics and integrative omics in hypertension research. Current Opinion in Nephrology and Hypertension 2005, 14:133139. 3．苏镇培.系统哲学简论 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=399838 4．Von Bertalanffy Ludiwig , General systems theory.1962. 5．Pascal Kahlem and Ewan Birney. Dry work in a wet world: computation in systems biology .Molecular Systems Biology 4 July 2006; doi:10.1038/msb4100080. 6. Noble, D. Modelling the heart: from genes to cells to the whole organ. Science 2002,295, 16781682. 7．Suzuki, H.(Editor)Kidney and Blood Pressure Regulation.. Farmington, CT, USA: Karger Publishers, 2004. http://site.ebrary.com Copyright 2004. Karger Publishers. All rights reserved. 8．Li, J.Dynamics of the Vascular System. Singapore: World Scientific Publishing Company, Incorporated, 2004. http://site.ebrary.com. 9．Vyacheslav AK,Stephen MS,Bradford CB. Vascular Remodeling . Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2007;27:1722-1728. 10． 邵晨曦,张 琪,白方周.定性仿真在医疗诊断研究中的应用. 系统仿真学报 2001,13 (4):508. 11．Akos Koller. Flow-Dependent Remodeling of Small Arteries-The Stimuli and the Sensors Are (Still) in Question. Circulation Research July 7, 2006,6-9. 12．Gary H. G, and Victor J. D. The Emerging Concept of Vascular Remodeling NEJM 1994, 330: 1431-1438. 13．V.B.蒙卡斯尔主编 韩济生等译 , 《医学生理学 （上、下册）》 , 1988年4月第1版 , 1148-1159.. 14．Fink GD. Hypothesis: The systemic circulation as a regulated free market economy. A new approach for understanding the long-term control of blood pressure. Clin. Exp. Pharmacol.Physiol.2005; 32 :37783. 15．John W Osborn. Hypothesis:set-points and long-term control of arterial pressure. A theoretical argument for a long-term arterial pressure control system in the brain rather than the kidney. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology 2005, 32 :384393. 16．黄如训,曾进胜,苏镇培等.肾性高血压大鼠脑血管病变的初步观察.中国神经精神疾病杂志1990,16(3):136-138. 17. Mourada JJ , Lavilleb M. Is hypertension a tissue perfusion disorder? Implications for renal and myocardial perfusion. Journal of Hypertension 2006, 24 (suppl 5):S10S16. 18. Anderson WP, Kett MM, Stevenson KM, Renovascular hypertension structural changes in the renal vasculature. Hypertension. 2000;36:648-652. 19. Morimoto S, Sasaki S, Miki S, et al. Neurovascular compression of the rostral ventrolateral medulla related to essential hypertension. Hypertension, 1997, 30(1 Pt 1): 77-82. 20. Joyce SN, Sabino JD, Sunil JP.Arterial Compression of the Retro-Olivary Sulcus of the Ventrolateral Medulla in Essential Hypertension and Diabetes. Hypertension. 2005;46 :982-985. 21. J. Gary Abuelo. Normotensive Ischemic Acute Renal Failure . N Engl J Med 2007;357:797-805. 22. Richard JJ, Dan IF, Takahiko N .et al. Pathogenesis of essential hypertension: historical paradigms and modern insights. J Hypertens 2008,26:381391. 23. Ronald G.VictorNorman M.Kaplan . CHAPTER 40 Systemic Hypertension: Mechanisms and Diagnosis. In Libby: Braunwald's Heart Disease: A Textbook of Cardiovascular Medicine, 8th ed. Copyright 2007 Saunders, An Imprint of Elsevier 24. Coffman, TM.; Crowley, SD. Kidney in Hypertension: Guyton Redux .Hypertension. 2008;51:811-816. 25. Axel RP, Bettina R, Timothy WS. Remodeling of Blood Vessels Responses of Diameter and Wall Thickness to Hemodynamic and Metabolic Stimuli Hypertension.2005;46:725-731. 26. Horacio JA, Nicolaos EM..Sodium and Potassium in the Pathogenesis of Hypertension. N Engl J Med 2007;356:1966-78. 27. Moser M., and Setaro JF. .Resistant or Difficult-to-Control Hypertension. N Engl J Med 2006;355:385-92. 28.. Camici PG, Crea F. Coronary Microvascular Dysfunction. N Engl J Med 2007;356:830-40. 29. 苏镇培. 评两个老年高血压中国专家共识.中华高血压杂志 2009,17(8):676-678.

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NS2仿真过程中nam动画保存成gif格式动画

zswm27 2010-12-3 20:49

Nam动画记录导出并转换为gif格式的过程： 1. 在nam动画中选择File-Recordanimation，如下图所示： 2. 设置合适的步长，开始演示，打开trace记录文件所在的文件夹，会发现产生很多.xwd格式的文件，将这些.xwd格式的文件存入一个新建文件夹内，如命名为xwd. 3. 安装相关的工具，各种工具包将在明天上传。打开cygwin命令框 （1）libtool 将libtool-1.5.22安装包解压到如C:\cygwin\tmp\netpbm目录下，然后执行以下命令： cd/tmp/netpbm/libtool-1.5.22 ./configure make makeinstall （2）jpeg 将jpeg-7安装包解压到如C:\cygwin\tmp\netpbm目录下，然后执行以下命令： cd/tmp/netpbm/jpeg-6b ./configure--enable-shared make makeinstall （3）Tiff 将tiff-3.8.2安装包解压到如C:\cygwin\tmp\netpbm目录下，然后执行以下命令： cd/tmp/netpbm/tiff-3.8.2 ./configure make makeinstall （4）Libpng 将libpng-1.2.24安装包解压到如C:\cygwin\tmp\netpbm目录下，然后执行以下命令： cd/tmp/netpbm/libpng-1.2.24 ./configure make makeinstall （5）Netpbm 将netpbm-10.35.77安装包解压到如C:\cygwin\tmp\netpbm目录下，然后执行以下命令： cd/tmp/netpbm/netpbm-10.35.77 ./configure make makepackagepkgdir=/usr/local/netpbm ./installnetpbm 补充：运行./configure时会询问你很多路径和动态链接库设置，会要求你输入yes或none,此时要在cygwin文件下搜索有没有这个动态链接库，若没有就输入none.否则netpbm会安装不成功。 4. 设置环境变量 将C:\cygwin\usr\local\netpbm\bin下所有的文件copy到C:\cygwin\bin路径下。 5. 测试是否成功。在命令框中，在你之前新建的xwd文件夹的路径下，输入以下命令： j=0 foriin*.xwd;do xwdtopnm$i| ppmtogif$j.gif j=`expr$j+1` done 此时在xwd文件夹里会产生转化好的gif图片。 6. 保存为一个动态的gif文件，输入命令： gifmerge-l0-2-229,229,229*.gifmovie.gif

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寓教于乐-十滴水的仿真优化

热度 1 zyw1983 2010-9-18 16:41

最近看到 Master_Chivu 的博文 强大的搜索(中) ，博文主人使用深度优先与广度优先相结合的方法搜索放置水滴的最优序列。 此游戏可参考 十滴水 页面。 规则比较简单，6X6的棋盘上有大小不同的水滴，共有五种状态 ，每加入一滴水就会使水滴体积变大，当水滴体积为4的时候，如果有外来水滴汇入，则该水滴会爆裂为上下左右四个方向上飞行的水滴。飞行的水滴将于沿途遇到的其他静止水滴合并（不与飞行的水滴合并），到达边界时消失。 游戏的目的是使用最少的水滴（棋盘右侧显示还剩余多少可使用的水滴），利用水滴爆裂的连锁反应消除棋盘上所有的水滴。 我尝试了一下，手工玩我也就最多玩到Level4，看来机器求解还是很有发展空间的。 Master_Chivu 给出了搜索算法的源程序，但没有使用启发式策略，按照他的说法称为“裸搜”。但是 Master_Chivu 也提到使用启发式算法会使搜索效率提高，这句话倒给我了启发。 我的研究方向是自然计算，而而自然计算很多应用都是优化算法，能不能使用哪一种自然计算算法求解最优序列呢？ 搜索空间在6步的时候就会达到36^6= 2 176 782 336 ，20多亿种状态，枚举当然不行，随机搜索更不行。由于状态之间是离散的，粒子群算法和差分进化并不能体现很大的优势。选来选去，还是传统的遗传算法实现最简单。 具体实施方法如下 1）令最大序列为N，种群规模为D，随机生成2DXN的矩阵XX，并满足 奇数行为序列的横坐标，偶数行为序列纵坐标，每两行组成一条染色体。 2）使用每条染色体代表的序列，应用于初始棋盘状态AA，AA满足 每次在染色体代表的一个坐标相对应的棋盘位置上加以水滴，待棋盘状态稳定（没有处在飞行状态中的水滴）后，按顺序应用序列中第二组坐标，直到棋盘上元素之和为0或到达序列尾部。 3）记录每条染色体使棋盘清零所需的步数，若未清零，则步数为N。 4）按照染色体清零棋盘步数大小排序，使用步数的倒数为适应度，并使用轮盘赌按照选择概率Ps选出Ps×D条染色体。使用随机值重新生成剩下的D-D×Ps条染色体，组成新的种群。 5）按照交叉概率Pc选择D×Pc条染色体，随机进行单点交叉。新生成的染色体与未交叉的组成新种群。 6）按照变异概率Pm随机选择D×Pm条染色体，并在随机的位置初始化一对坐标。 7）返回第2步或到达最大迭代次数后终止，返回清零步数最小的序列与所需步数。 上面的算法使用Matlab实现，并测试了效果。在Level10之前，基本上种群数20，最大序列25，迭代次数500就可以找到比较好的解，每次寻优过程在我的老机器上大概需要30秒。我用这个程序给出的序列去玩十滴水，效果还真不错。 如图 打到Level16的时候还有42个水滴，到达Level20应该不成问题。 存在的问题： Level10以后出解的效率降低，经常出现十步以上的最优序列，而根据经验，如果要一直持续的进行升级，步数应该控制在12以下。增加了最优个体保存策略，并降低了选择概率（剔除很多无用的染色体，他们的清零步长全是最大值），提高变异概率后，可以坚持到Level16以后。但在测试中，这一局却始终找不到满意解（低于20），尽管曾经解出过18步的解，但由于对水滴消耗太大，暂时没有采用。 改进的建议： 适应度选取了清零步长的倒数，可以使清零步长最小化，但是游戏过程中每连续消除三个水滴将会获得一个奖励水滴，这个并没有计算在内。由于游戏的目的应该是在一局结束的时候使剩余水滴数达到最大，那么使用步长（消耗水滴）+奖励水滴=剩余水滴作为适应度应该更为合理。此外，由于能力有限，找不到很好的描述棋盘特性的数学表达，这也制约了算法设计。转化为纯数学问题的求解应该效率更高。 总结： 很多益智游戏的本质是求解最优序列，而且他们的求解难度并不比常用的标准测试函数低。测试一种算法最好的办法就是拿到实际中使用。 水平所限，文中内容难免出现错误，请看官不吝赐教。也希望本文能起到抛砖引玉的作用，引起大家对智能计算的兴趣。 作者： 张永韡 出处： http://www.sciencenet.cn/u/zyw1983/ 本文版权归作者和科学网共有，欢迎转载，但未经作者同意必须保留此段声明，且在文章页面明显位置给出原文连接，否则保留追究法律责任的权利。

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SCI收录期刊《计算机、材料及连续介质》发文统计与投稿指南

热度 1 wanyuehua 2010-8-9 07:05

万跃华 CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 《计算机、材料及连续介质》美国 ISSN: 1546-2218 ，2004年创刊，全年4期，美国（TECH SCIENCE PRESS, 6825 JIMMY CARTER BLVD, STE 1850, NORCROSS, USA, GA, 30071）出版， SCI 、 EI 收录期刊 ， 2004 年入选 Web of Scienc e 的 Science Citation Index Expanded ，目前在SCI数据库可以检索到该期刊2004年的第1卷第1期到2010年的第15卷第2期共211篇论文。 该刊 SCI 2005 年影响因子 0.750 ， 2006 年影响因子 1.417 ， 2007 年影响因子 1.241 ， 2008 年影响因子 1.695 ， 2009 年影响因子 2.316, 2009 年 5 年期影响因子 2.119 。 2009 年 JCR 工程学（多学科）排名第 5 位（ 79 种）、材料科学（多学科）排名第 42 位（ 212 种）。 该刊是 EI 收录期刊， EI 从 2004 年开始收录， EI 共收录了该刊 2004-2010 年 217 篇论文。 EI 2009 年收录 67 篇。 SCI收录该刊的211篇文章包括学术论文208篇、评论3篇。 211篇文章的作者涉及33个国家与地区，主要国家与地区分布： 中国86篇（其中台湾地区43篇）， 美国42篇，印度21篇，德国12篇，法国8篇，葡萄牙、韩国各7篇，澳大利亚6篇，加拿大、英国、意大利、新加坡各5篇等。 中国学者在《计算机、材料及连续介质》（CMC-Computers Materials Continua）期刊上发表论文的主要单位有清华大学（TSING HUA UNIV）10篇，湖南大学（HUNAN UNIV）、北京大学（PEKING UNIV）各5篇，中国计量学院（CHINA JILIANG UNIV）、同济大学（TONGJI UNIV）各3篇，河海大学（HOHAI UNIV）、湖南科技大学（HUNAN UNIV SCI TECHNOL）、兰州大学（LANZHOU UNIV）、西安交通大学（XIAN JIAOTONG UNIV）、烟台大学）（YANTAI UNIV）、浙江工业大学（ZHEJIANG UNIV TECHNOL）各2篇等。 211 篇文章的作者单位涉及205个研究机构，在该刊发表论文最多的研究机构为台湾成功大学（NATL CHENG KUNG UNIV）13篇，清华大学（TSING HUA UNIV）10篇，台湾大学（NATL TAIWAN UNIV）9篇，台湾海洋大学（NATL TAIWAN OCEAN UNIV）8篇，印度理学院（INDIAN INST SCI）、北卡罗来纳州立大学（N CAROLINA AGR TECH STATE UNIV）、湖南大学（HUNAN UNIV）、北京大学（PEKING UNIV）、台湾清华大学（NATL TSING HUA UNIV）各5篇。 211 篇文章共被引用856次（其中2006年被引用71次、2007年被引用120次、2008年被引用175次，2009年被引用275次，2010年被引用188次），平均引用4.06次，年均引用次数142.67，H指数为17（有13篇文章每篇最少被引用13次）。 中国学者43篇文章共被引用141次，平均引用3.28次，年均引用次数23.50，H指数为7。 中国台湾地区学者43篇文章共被引用176次，平均引用4.09次，年均引用次数29.33，H指数为8。 美国学者42篇文章共被引用281次，平均引用6.69次，年均引用次数46.83，H指数为8。 利用Scopus统计该刊2004-2010年217篇文章的参考文献发现，217篇文章共引用了5151篇参考文献，其中下面刊物被该刊引用最多CMES Computer Modeling in Engineering and Sciences(306)篇、International Journal of Solids and Structures(177)篇、Computers Materials and Continua(130)篇、International Journal for Numerical Methods in Engineering(126)篇、Engineering Analysis with Boundary Elements(86)篇等。 利用Scopus统计该刊2004-2010年217篇文章的被引情况发现，217篇文章共被501篇文献他引，其中下面刊物引用该刊论文最多CMES Computer Modeling in Engineering and Sciences(158)篇、Computers Materials and Continua(119)篇、Engineering Analysis with Boundary Elements(23)篇、International Journal for Numerical Methods in Engineering(12)篇、International Journal of Solids and Structures(9)篇。 利用Scopus统计该刊2004-2010年217篇文章的关键词发现，217篇文章主要关键词为Finite element method (47)篇、Computer simulation (30)篇、Problem solving (29)篇、 Mathematical models (26)篇、Numerical methods (23)篇、Boundary element method (19)篇、Boundary conditions (17)篇、Elasticity (16)篇、Three dimensional (15)篇、Integral equations (13)篇、Plates (structural components) (12)篇、Convergence of numerical methods (11)篇、 Differential equations (11)篇、Molecular dynamics (11)篇、Numerical analysis (11)篇、Composite materials (10)篇、Boundary value problems (9)篇、Composite micromechanics (9)篇、Finite element analysis (9)篇、Heat conduction (9)篇、Mechanical properties (9)篇、Numerical example (9)篇、Ordinary differential equations (9)篇、Piezoelectricity (9)篇。 《计算机、材料及连续介质》（CMC-Computers Materials Continua ）投稿指南： 发表来自美国、欧洲、亚洲及世界各国最权威研究机构的科学论文。涉及的主题包括：计算机建模与仿真、工程结构与基础材料的分析与合成、生物材料、智能材料与结构、固体与流体力学、微机电系统、纳米机电系统、纳米结构合成物、生物系统中的化学机械工程学等等及其在相关科学与技术中的应用。 网址： http://www.techscience.com/cmc/index.html 编委会： http://www.techscience.com/cmc/editor_board.html 作者指南： http://www.techscience.com/cmc/auth_instru.html 稿件投递： http://www.techscience.com/cmc/manu_script.html 该刊在 SCI 数据库被引最多的 10 篇论文： 1.标题: Trefftz methods for time dependent partial differential equations 作者: Cho HA, Golberg MA, Muleshkov AS, et al. 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 1 期: 1 页: 1-37 出版年: MAR 2004 被引频次: 66 2.标题: A Meshless Local Petrov-Galerkin (MLPG) approach for 3-dimensional elasto-dynamics 作者: Han ZD, Atluri SN 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 1 期: 2 页: 129-140 出版年: JUN 2004 被引频次: 61 3.标题: Computational nano-mechanics and multi-scale simulation 作者: Shen SP, Aduri SN 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 1 期: 1 页: 59-90 出版年: MAR 2004 被引频次: 27 4.标题: Computational modeling of impact response with the RG damage model and the Meshless Local Petrov-Galerkin (MLPG) approaches 作者: Liu HT, Han ZD, Rajendran AM, et al. 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 4 期: 1 页: 43-53 出版年: AUG 2006 被引频次: 25 5.标题: The boundary contour method for magneto-electro-elastic media with linear boundary elements 作者: Jiang AM, Ding HJ 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 3 期: 1 页: 1-11 出版年: FEB 2006 被引频次: 23 6.标题: Meshless local Petrov-Galerkin method for plane piezoelectricity 作者: Sladek J, Sladek V, Zhang C, et al. 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 4 期: 2 页: 109-117 出版年: OCT 2006 被引频次: 21 7.标题: The Method of Fundamental Solutions applied to the calculation of eigenfrequencies and eigenmodes of 2D simply connected shapes 作者: Alves CJS, Antunes PRS 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 2 期: 4 页: 251-265 出版年: DEC 2005 被引频次: 19 8.标题: The method of fundamental solutions for eigenproblems with Laplace and biharmonic operators 作者: Reutskiy SY 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 2 期: 3 页: 177-188 出版年: SEP 2005 被引频次: 19 9.标题: Simultaneously estimating the time-dependent damping and stiffness coefficients with the aid of vibrational data 作者: Liu CS, Chang JR, Chang KH, et al. 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 7 期: 2 页: 97-107 出版年: APR 2008 被引频次: 18 10.标题: A Time-Marching Algorithm for Solving Non-Linear Obstacle Problems with the Aid of an NCP-Function 作者: Liu CS 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 8 期: 2 页: 53-65 出版年: OCT 2008 被引频次: 17 中国学者为通讯作者在该刊发表论文被引最多的 5 篇论文 ： 1.标题: The boundary contour method for magneto-electro-elastic media with linear boundary elements 作者: Jiang AM, Ding HJ 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 3 期: 1 页: 1-11 出版年: FEB 2006 被引频次: 23 Jiang, AM (通讯作者), Zhejiang Univ Technol, W Branch, Zhejiang 324000, Quzhou Peoples R China 2.标题: Transient response in cross-ply laminated cylinders and its application to reconstruction of elastic constants 作者: Han X, Liu GR, Li GY 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 1 期: 1 页: 39-49 出版年: MAR 2004 被引频次: 10 Han, X (通讯作者), Hunan Univ, Coll Mech Automot Engn, Changsha 410082, Hunan Peoples R China 3.标题: Dielectric breakdown model for an electrically impermeable crack in a piezoelectric material 作者: Zhang TY 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 1 期: 1 页: 107-115 出版年: MAR 2004 被引频次: 10 Zhang, TY (通讯作者), Hong Kong Univ Sci Technol, Dept Engn Mech, Kowloon, Hong Kong Peoples R China 4.标题: Elastic vibration behaviors oof carbon nanotubes based on micropolar mechanics 作者: Xie GQ, Long SY 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 4 期: 1 页: 11-19 出版年: AUG 2006 被引频次: 9 Long, SY (通讯作者), Hunan Univ, Dept Engn Mech, Changsha 410082, Peoples R China 5.标题: Analysis of solids with numerous microcracks using the fast multipole DBEM 作者: Wang PB, Yao ZH, Lei T 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 3 期: 2 页: 65-75 出版年: APR 2006 被引频次: 9 Yao, ZH (通讯作者), Tsing Hua Univ, Dept Engn Mech, Beijing 100084, Peoples R China

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[转载]斯坦福大学科研软件

热度 1 monnet 2010-7-27 18:04

原文引自： http://www.stanford.edu/dept/its/cgi-bin/services/software/portal/search.php?action=list_products_by_provider&provider=1&provider_all_submit=View+All 常见的一些科研分析软件都找到了，排名第一的赫然是Abaqus...这名字取得好，中国六七十年代的小孩名字多以丁、乙之类短笔画为主。 COMSOL、NI Labview差不多全了，奇怪的是居然没找到ANSYS和MSC... Provider:SoftwareLicensing Clickonaproductnametoviewadetailedpage. ABAQUSbySimuliaCorporation(formerlyAbaqusInc) Softwareforadvancedfiniteelementanalysis AerospaceSpaceBlocksetbyTheMathWorks Modelandsimulateaircraft,spacecraft,andpropulsionsystems AerospaceToolboxbyTheMathWorks Modelandsimulateaircraft,spacecraft,andpropulsionsystems AllegrobyFranzInc. FranzAllegroCommonLispwithCLIM AMOSbyIBM(wasSPSSInc.) StructuralEquationModelingtoTestRelationships AutoCADbyAutodesk,Inc. Designsoftware.Titlesinclude:AutoCAD2010,AutoCADArchitecture2010,AutoCADRasterDesign2010,AutoCADCivil3D2010,AutodeskVaultforCivilProductServer,AutoCADElectrical2010,AutodeskNavisworksManage2010,AutoCADMap3D2010,andoth AutoCADArchitecturebyAutodesk,Inc. AutoCADArchitecture2010 AutoCADCivil3DbyAutodesk,Inc. AutoCADCivil3D2010 AutoCADElectricalbyAutodesk,Inc. AutoCADElectrical AutoCADMap3DbyAutodesk,Inc. AutoCADMap3D AutoCADMEPbyAutodesk,Inc. AutoCADMEP AutoCADRasterDesignbyAutodesk,Inc. AutoCADRasterDesign AutoCADRevitMEPSuitebyAutodesk,Inc. AutoCADRevitMEPSuite AutoCADRevitStructureSuitebyAutodesk,Inc. AutoCADRevitStructureSuite Autodesk3dMaxDesignbyAutodesk,Inc. Autodesk3dMaxDesign Autodesk3dsMaxSampleFilesforAutodesk3dMax2010andAutodeskbyAutodesk,Inc. Autodesk3dsMaxSampleFilesforAutodesk3dMax2010andAutodesk3dsMaxDesign2010 AutodeskInventorProfessionalSuitebyAutodesk,Inc. AutodeskInventorProfessionalSuite:IncludesAutoDesk,InventorProfessional2010andAutoCADMechanical2010) AutodeskNavisworksManagebyAutodesk,Inc. AutodeskNavisworksManage AutodeskRevitArchitecturebyAutodesk,Inc. AutodeskRevitArchitecture AutodeskRevitMEPbyAutodesk,Inc. AutodeskRevitMEP AutodeskRevitStructurebyAutodesk,Inc. AutodeskRevitStructure AutodeskRobotStructuralAnalysisbyAutodesk,Inc. AutodeskRobotStructuralAnalysis AutodeskShowcasebyAutodesk,Inc. AutodeskShowcase AutodeskSketchbookProbyAutodesk,Inc. AutodeskSketchbookPro AutodeskVaultforCivilProductServerbyAutodesk,Inc. AutodeskVaultforCivilProductServer BioinformaticsToolboxbyTheMathWorks Read,analyze,andvisualizegenomic,proteomic,andmicroarraydata CommunicationsBlocksetbyTheMathWorks Designandsimulatethephysicallayerofcommunicationsystemsandcomponents CommunicationsToolboxbyTheMathWorks Designandanalyzealgorithmsforthephysicallayerofcommunicationsystems COMSOLAC/DCModulebyCOMSOL,Inc. modelingtheperformanceofcapacitors,inductors,motors,andmicrosensors COMSOLAcousticsModulebyCOMSOL,Inc. acousticsmodeling COMSOLCADImportModulebyCOMSOL,Inc. SpecializedCADtoolstomathematicalmodelinginCOMSOLMultiphysics. COMSOLChemicalEngineeringModulebyCOMSOL,Inc. Analyzestransportphenomenacoupledtoreactionkinetics COMSOLEarthScienceModulebyCOMSOL,Inc. Modelssingleandcoupledprocessesforgeologicandenvironmentalphenomena COMSOLHeatTransferModulebyCOMSOL,Inc. Advancedanalysesforheattransferbyconduction,convection,andradiation COMSOLMaterialLibrarybyCOMSOL,Inc. amaterialpropertydatabasewithmorethat2500materialsand20000properties.Thedatabasecontainstemperaturedependenceofelectrical,thermal,andstructuralpropertiesofsolidmaterials. COMSOLMEMSModulebyCOMSOL,Inc. Advancedanalysesforheattransferbyconduction,convection,andradiation. COMSOLMultiphysicsbyCOMSOL,Inc. Multiphysicssimulationsandmathematicalmodeling COMSOLOptimizationLabbyCOMSOL,Inc. providesastate-of-theartsuiteofCOMSOLScriptfunctionsforsettingupandsolvingoptimizationproblems. COMSOLReactionEngineeringLabbyCOMSOL,Inc. usesreactionformulastocreatemodelsofreactingsystems. COMSOLRFModulebyCOMSOL,Inc. ModelinginRF,microwaveandopticalengineeringrequiresresolvingthescaleofthetransmittingdevicewhilecapturingeffectsmanyordersofmagnitudegreater. COMSOLScriptbyCOMSOL,Inc. Command-linemodeling,technicalcomputingandGUI-design COMSOLStructuralMechanicsModulebyCOMSOL,Inc. Performsclassicalstress-strainanalysesandmodelsfullmultiphysicsinteractions ControlSystembyTheMathWorks Designandanalyzecontrollersforclosed-loopdynamicsystems CurveFittingToolboxbyTheMathWorks Performmodelfittingandanalysis DataAcquisitionToolboxbyTheMathWorks Test&Measurement DatabaseToolboxbyTheMathWorks ExchangedatabetweenMATLABandanyODBC/JBDC-compliantdatabase. DBArtisanbyEmbarcaderoTechnologies DatabaseAdministrationToolforSybase&Oracle DistributingComputingToolboxbyTheMathWorks Toolboctobeusedtosolvecomputationallyanddata-intensiveproblemsusingMATLABandSimulinkinamultiprocessorcomputingenvironment. EconometricsToolboxbyTheMathWorks EconometricsToolboxprovidesfunctionsformodelingeconomicdata. EnterpriseGuidebySASInstituteInc. MicrosoftWindowsclientapplication ENVIbyITTVisualInformationSystems(formerlyResearchSystemsInc.(RSI)) RemoteSensing EnvironmentalStatsforS-PLUSbyInsightfulCorp. Anadd-onmoduletoS-PLUS,providesasetofpull-downmenusandfunctionsforperforminggraphicalandstatisticalanalysesofenvironmentaldata. ExcelLinkbyTheMathWorks IntegrateMATLABmathandgraphicsintoaMicrosoftExcelspreadsheet ExtendedSymbolicMathToolboxbyTheMathWorks Performcomputationsusingsymbolicmathematicsandvariable-precisionarithmetic FilterDesignToolboxbyTheMathWorks Designandanalyzefixed-point,adaptive,andmultiratefilters FinancialDerivativesToolboxbyTheMathWorks Modelandanalyzeequityandfixed-incomederivatives FinancialToolboxbyTheMathWorks Analyzefinancialdataanddevelopfinancialalgorithms Fixed-PointToolboxbyTheMathWorks Designandverifyfixed-pointalgorithmsandanalyzefixed-pointdata FuzzyLogicToolboxbyTheMathWorks Designandsimulatefuzzylogicsystems GARCHToolboxbyTheMathWorks AnalyzefinancialvolatilityusingunivariateGARCHmodels GaugesBlocksetbyTheMathWorks Monitorsignalswithgraphicalinstruments GaussianbyGaussian,Inc. Softwareprogramusedtostudyelectronicandmolecularstructure GaussViewbyGaussian,Inc. AgraphicaluserinterfaceforGaussian GeneticAlgorithmandDirectSearchbyTheMathWorks Solveoptimizationproblemsusinggeneticanddirectsearchalgorithms GenstatbyNumericalAlgorithmsGroup GeneralStatisticalSystem HP-DECbyHewlett-PackardDevelopmentCompany,L.P. HP-DECOperatingSystem(Tru64,OpenVMS),CompilersandTools. HP-DecCSLG-PAKsbyHewlett-PackardDevelopmentCompany,L.P. ProductAuthorizationKeys(PAKs)forOpenVMSandTru64Unix. HP-DecOpenVMSbyHewlett-PackardDevelopmentCompany,L.P. OperatingSystemforDECAlphaworkstationsandservers. HP-DecOpenVMSAlphaSoftwareProductsLibrarybyHewlett-PackardDevelopmentCompany,L.P. SeriesofCD-ROMcollectionsprovidingSoftwarePatches,generalandplatform-specificinstallationanduserinformation. HP-DecTru64byHewlett-PackardDevelopmentCompany,L.P. OperatingSystemforHP(DEC/Compaq)workstationsandservers HP-DecTru64UNIXSoftwareProductsLibrarybyHewlett-PackardDevelopmentCompany,L.P. SeriesofCD-ROMcollectionsprovidingSoftwarePatches,generalandplatform-specificinstallationanduserinformation. IDLbyITTVisualInformationSystems(formerlyResearchSystemsInc.(RSI)) Programmingsoftwareusedfordataanalysis,visualizationandcross-platformapplicationdevelopment. ImageAcquisitionToolboxbyTheMathWorks AcquirevideoandimagesfromPC-compatibleframe-grabbercardsandvideodevices ImageProcessingbyTheMathWorks Imageprocessing,analysis,andalgorithmdevelopment IMSLbyVisualNumerics,Inc. MathematicalandGraphicalSubroutineLibrariesavailableonLelandSystems. IMSLCNumericalLibrarybyVisualNumerics,Inc. AdvancedmathematicalandstatisticalfunctionalityforprogrammerstoembedinapplicationsthatarewrittenC/C++. IMSLFortranNumericalLibrarybyVisualNumerics,Inc. MathematicalandstatisticalcodelibraryforFortranprogrammersdevelopinghighperformancecomputingapplications InstrumentControlToolboxbyTheMathWorks Test&Measurement IRISExplorerbyNumericalAlgorithmsGroup 3-DDataVisualization JMSLNumericalLibraryforJavabyVisualNumerics,Inc. Collectionofmathematical,statistical,financial,dataminingandchartingclassesavailablein100%Java. LabVIEWbyNationalInstruments Graphicaldevelopmentenvironmentforcreatingflexibleandscalabletest,measurement,andcontrolapplicationsrapidly. LabVIEWControlDesignandSimulinkModuleVersion8.6byNationalInstruments Analyzeopen-loopmodelbehavior,designclosed-loopcontrollers,simulateonlineandofflinesystems,andconductphysicalimplementations. LabVIEWDataloggingSupervisoryControlModulever8.6byNationalInstruments Incorporatesadditionalfunctionalityfortherapiddevelopmentofdistributedmeasurementandcontrolandhigh-channel-countmonitoringapplications LabVIEWDigitalFilterDesignToolkitVersion8.6byNationalInstruments Floating-andfixed-pointdesignwithLabVIEWorANSICautocodegenerationDigitalfilterdesign,analysis,andimplementationwithinLabVIEW. LabVIEWDSPModuleversion8.6byNationalInstruments Anextensivelibraryofsignalprocessingalgorithms LabVIEWEmbeddedmoduleforADIBlackfinProcessorVersion8.6byNationalInstruments NILabVIEWEmbeddedModuleforADIBlackfinProcessorsprovidesacomprehensivegraphicaldevelopmentapproachforcomplexembeddedsystems.Thisnewmodule,jointlydevelopedbyADIandNationalInstruments,integratesNILabVIEWandADIVisualDSP++top LabVIEWExecutionTraceToolkitVersion2.0.1byNationalInstruments NILabVIEWDesktopExecutionTraceToolkithelpsyoutracetheexecutionofLabVIEWVIsonaWindowstargetduringruntimetodetectandlocateproblemsincodethatcouldaffectperformanceorcauseunexpectedbehavior.Itprovidesachronologicalview LabVIEWFPGAModuleVersion8.6byNationalInstruments Graphicaldevelopmentforfield-programmablegatearray(FPGA)chipsonNIreconfigurableI/O(RIO)hardware LabVIEWMathInterfaceToolkitVersion1.0.2byNationalInstruments NationalInstrumentsLabVIEWMathInterfaceToolkitprovidesLabVIEWdevelopersaseamlesslinkfordistributingtheirLabVIEWapplicationsforuseintheMATLABanalysisenvironment. LabVIEWMobileModuleVersion8.6byNationalInstruments UsetheLabVIEWMobileModuletodevelopapplicationsforthelatesthandhelddevicesandsmartphones. LabVIEWModulationToolkitVersion4.1byNationalInstruments NationalInstrumentsModulationToolkitextendsthebuilt-inanalysiscapabilityofLabVIEWwithfunctionsandtoolsforsignalgeneration,analysis,visualization,andprocessingofstandardandcustomdigitalandanalogmodulationformats.Withthistoo LabVIEWReal-TimeModule 8.6byNationalInstruments Real-timedataacquisitionandcontrolapplicationswithgraphicaldevelopment LabVIEWSimulationInterfaceToolkitVersion5.0byNationalInstruments IntegratesdynamicsystemsimulationintotheLabVIEWenvironment. LabVIEWStatechartModuleVersion8.6byNationalInstruments LabVIEWStatechartModuleprovidesahighlevelofabstractionfordesigningapplicationsusingstates,transitions,andevents. LabVIEWSystemIdentificationToolkitVersion4.0byNationalInstruments NationalInstrumentsLabVIEWSystemIdentificationToolkitcombinesdataacquisitiontoolswithsystemidentificationalgorithmsforaccurateplantmodeling.Itprovidestwotools,anassistantandalibraryofVIs,foridentifyingdiscretesingle-input LabWindows/CVIFullDevelopmentSystemversion9byNationalInstruments ANSICintegrateddevelopmentenvironment MacOSXbyApple OperatingsystemforApplecomputers. MaplebyMaplesoft Softwareformathematicalsymbolicmanipulation. MappingToolboxbyTheMathWorks Imageprocessing,analysis,andalgorithmdevelopment MathematicabyWolframResearch,Inc. SymbolicMathComputationEnvironment MATLABBuilderforExcelbyTheMathWorks ConvertMATLABalgorithmsintoindependentExceladd-ins MATLABCompilerbyTheMathWorks ConvertMATLABprogramsintostand-aloneapplicationsandsoftwarecomponents MATLABSuitebyTheMathWorks MATLABisahigh-levellanguageandinteractiveenvironmentthatenablesyoutoperformcomputationallyintensivetasks.StanfordExtendedset(MATLAB+49products)availabletoStanfordfac,staff,andgradstudentsthroughtheSoftwareLicensingoffice. MeasurementStudioEnterpriseEditionver8.6byNationalInstruments ThecompleteintegratedmeasurementsolutionoftoolscreatedspecificallyforVisualBasic,VisualStudio.NET,andVisualC++programmers ModelPredictiveControlToolboxbyTheMathWorks DevelopmodelpredictivecontrollerinMATLABandSimulink MovableTypebySixApart Weblogsoftware-note-weonlyhaveanearlierversionavailable. NAgCLibrarybyNumericalAlgorithmsGroup CLibrary NAgFortran77LibrarybyNumericalAlgorithmsGroup NAgFortran77Library NAgFortran90LibrarybyNumericalAlgorithmsGroup NAgFortran90Library NAgFortran95CompilerbyNumericalAlgorithmsGroup NaGFortran95Compiler NAgFortranSMPLibrarybyNumericalAlgorithmsGroup NAgFortranSMPLibrary NAgSuitebyNumericalAlgorithmsGroup Mathematicalalgorithmslibrary NetAppSoftwarebyNetApp SoftwareforNetAppappliancesavailabletoStanforddepartments.TitlescoveredareNFS,CIFS,SnapMirror,SnapVault-Primary,MultiStore,SnapRestore,OperationsManager,CFO,iSCSI,Deduplication.Availableviaacost-sharingarrangementwithITServices. NeuralNetworkToolboxbyTheMathWorks Designandsimulateneuralnetworks NICircuitDesignSuiteEvaluationVersion10.1byNationalInstruments NICircuitDesignSuiteforEducationprovidesaninteractivelearningenvironmentwherestudentscanexplorecircuitbehaviorthroughsimulationandanalysis.Thiscompletetoolchainisdesignedwitheducationalfeaturestoaidstudentlearningandhelp NIMATRIXx8.1.1byNationalInstruments GraphicalSimulationandControlDesignSoftware NISignalExpressversion3.0byNationalInstruments Interactivesoftwareforquicklyacquiring,comparing,automating,andstoringmeasurements. NISoftMotionDevelopmentModuleVersion2.2byNationalInstruments NISoftMotionDevelopmentModuleforLabVIEWisformachinebuildersandOEMscreatingcustommotioncontrollersforbettermachineperformanceandforresearchersimplementingadvancedcontroldesignalgorithmsformotioncontrol.Themoduleincludesfun NIVisionAcquisitionSoftwareVersion8.6byNationalInstruments NationalInstrumentsVisionAcquisitionsoftwareworkswiththousandsofcameras,includingIEEE1394andGigEVision,andincludesallofthetoolsyouneedtoacquire,save,anddisplayimages.Withasetofeasy-to-usefunctionsandexampleprograms,y NIVisionBuilderforAutomatedInspectionVersion3.6byNationalInstruments NationalInstrumentsVisionBuilderforAutomatedInspection(AI)isaconfigurablemachinevisiondevelopmentenvironmentthatrequiresnoprogramming.WithVisionBuilderAI,youcansolvemostmachinevisionapplicationchallengeswithouttheuseofa NIVisionDevelopmentModuleversion8.6byNationalInstruments AlibraryofimageprocessingandmachinevisionfunctionsforLabVIEW,C/C++,andVisualBasic NI-DAQmxBaseVersion3.2byNationalInstruments NI-DAQmxBaseoffersasubsetofNI-DAQmxfunctionalityonWindows,Linux,MacOSX,WindowsMobile,andWindowsCEOSs. NVivobyQSRInternational QualitativeAnalysissoftware OptimizationbyTheMathWorks Solvestandardandlarge-scaleoptimizationproblems OracleAdvancedSecuritybyOracleCorporation Industrystandardnetworkencryption,strongauthentication(PKI,Kerberos,RADIUS). OracleApplicationServerbyOracleCorporation Middlewareforbuildingwebapplicationsanddatabaseportals OracleConfigurationManagementPackbyOracleCorporation TrackhardwareandsoftwareconfigurationforhostsanddatabasespluscloningfordatabaseinstancesandOraclehometofacilitatedeployments. OracleDesignerbyOracleCorporation Acompletetoolsettomodel,generate,anddesignenterpriseapplications. OracleDeveloperSuitebyOracleCorporation DeveloperanddesigntoolsincludingReports,Forms,Designer,WarehouseBuilder,Discoverer,andJDeveloper. OracleDiagnosticsPackbyOracleCorporation Ensurehighavailabilityofmission-criticalbusinesssystemsbyreducingthenumberofcomplexperformancetasks. OracleE-BusinessSuitebyOracleCorporation IncludesPurchasing,ProjectCostingandBilling,Financials,SalesandAnalyzers,iProcurement,Grants,InternetExpenses,andHumanResources. OracleEnterpriseManagerbyOracleCorporation Extensible,browser-basedmanagementandmonitoringenvironmentforapplicationservernodesandJ2EEcomponents. OracleFormsbyOracleCorporation APL/SQL-baseddevelopmentenvironmentforbuildingdatabase-centricinternetapplications. OracleJDeveloperbyOracleCorporation Astandards-basedframeworkfordesigningend-to-endJ2EEapplications. OraclePartitioningOptionbyOracleCorporation EnhanceddatamanagementenvironmentforOLTP,datamart,anddatawarehouseapplications;improvesmanageability,availability,andperformanceforlargeunderlyingdatabasetablesandindexes. OraclePortalbyOracleCorporation Acompleteandintegratedframeworkfordeveloping,deploying,andmanagingenterpriseportals. OracleRealApplicationClustersbyOracleCorporation Runsdatabaseapplicationsacrossmultipleclusteredservers. OracleReportsbyOracleCorporation Anenterprisetoolthatproduceshighqualityreports. OracleServer,EnterpriseEditionbyOracleCorporation Completedatamanagementtool OracleTuningPackbyOracleCorporation Dynamictuningrecommendationsformore-efficientresourceutilization,highertransactionthroughput,fasterqueryperformance;avoidcostlyhardware,memory,anddiskupgrades. OracleWarehouseBuilderbyOracleCorporation Anenterprisebusinessintelligenceintegrationdesigntoolthatmanagesthefulllife-cycleofdataandmetadatafortheOracle10gDatabase. ParallelComputingToolboxbyTheMathWorks ParallelComputingToolboxenablesyoutoharnessamulticorecomputer,cluster,grid,orcloudtosolvecomputationallyanddata-intensiveproblems. PartialDifferentialEquationToolboxbyTheMathWorks Solveandanalyzepartialdifferentialequations PASW(SPSS)byIBM(wasSPSSInc.) StatisticalDataAnalysis PASW(SPSS)AdvancedModelsbyIBM(wasSPSSInc.) Apowerfulsetofsophisticatedunivariateandmultivariateanalysistechniques PASW(SPSS)RegressionModelsbyIBM(wasSPSSInc.) Nonlinearregressionmodels PASW(SPSS)TextAnalysisforSurveysbyIBM(wasSPSSInc.) StatisticalSurveyDataAnalysis Pro/EngineerbyParametricTechnologyCorporation(PTC) Productdesignanddevelopmentsoftware. RationalPurifyPlusbyIBMRational RationalPurifyPlusEnterpriseEditionaredebugging,profiling,andcoveragetools. Real-TimeWindowsTargetbyTheMathWorks RunSimulinkmodelsonaPCinrealtime Real-TimeWorkshopbyTheMathWorks Generatesandexecutesstand-aloneCcodefordevelopingandtestingalgorithmsmodeledinSimulink RFBlocksetbyTheMathWorks Designandsimulatethebehaviorofradiofrequency(RF)systemsandcomponentsinawirelesssystem RFToolboxbyTheMathWorks Designandanalyzenetworksofradiofrequency(RF)components RobustControlToolboxbyTheMathWorks Designrobustcontrollersforplantswithuncertainparametersandunmodeleddynamics S-PLUSbyInsightfulCorp. ProgrammingLanguageforStatisticalGraphicalAnalysisofData S-PLUSFinMetricsbyInsightfulCorp. Softwareformodeling,analyzing,andvisualizingfinancialmarketdata S-PLUSSpatialStatsbyInsightfulCorp. Softwarepackagefortheexplorationandmodelingofspatiallycorrelateddata. S-PLUSSuitebyInsightfulCorp. ProgrammingLanguageforStatisticalGraphicalAnalysisofData S-PLUSWaveletsbyInsightfulCorp. Asetofanalysistools,createdspecificallyforscientificandtechnicaldata. SASbySASInstituteInc. Businessintelligenceandpredictiveanalyticssoftware. SASJMPbySASInstituteInc. JMPwasdevelopedtoperformsimpleandcomplexstatisticalanalyses.Itdynamicallylinksstatisticswithgraphicstointeractivelyexplore,understand,andvisualizedata.Thisallowsyoutoclickonanypointinagraph,andseethecorrespondingdata SignalProcessingbyTheMathWorks Performsignalprocessing,analysis,andalgorithmdevelopment SignalProcessingBlocksetbyTheMathWorks Designandsimulatesignalprocessingsystemsanddevices SimBiologybyTheMathWorks Toolsformodeling,designing,simulating,andanalyzingbiochemicalpathways SimMechanicsbyTheMathWorks Toolsformodelingandsimulatingmechanicalsystems SimscapebyTheMathWorks Simscape?extendsSimulink?withtoolsformodelingsystemsspanningmechanical,electrical,hydraulic,andotherphysicaldomainsasphysicalnetworks. SimulinkbyTheMathWorks AplatformformultidomainsimulationandModel-BasedDesignfordynamicsystems SimulinkAcceleratorbyTheMathWorks Accelerateandoptimizemodelperformance SimulinkControlDesignbyTheMathWorks Performlinearanalysisofnonlinearmodels. SimulinkFixed-PointbyTheMathWorks Designandsimulatefixed-pointsystems SimulinkResponseOptimizationbyTheMathWorks OptimizeparametersinSimulinkmodels SophosPureMessagebySophos SpamandVirusFilterforEmail-availablefordepartmentalpurchaseviaSoftwareLicensing. SophosServerbySophos StanfordswitchedfromSymantectoSophosAntivirusproductsinFall2008.SoftwareLicensingadministersthelicensefortheserver(managed)console. SplineToolboxbyTheMathWorks Createandmanipulatesplineapproximationmodelsofdata SpreadsheetLinkEXbyTheMathWorks SpreadsheetLink?EXconnectsExcel?spreadsheetsoftwarewiththeMATLAB?workspace,enablingyoutoaccesstheMATLABenvironmentfromanExcelspreadsheet. Stat/TransferbyStataCorporation DataConversion StatabyStataCorporation StatisticalDataAnalysis Stata/SEbyStataCorporation StatisticalAnalysisPackage StateflowbyTheMathWorks Interactivedesignandsimulationtoolforevent-drivensystems StateflowCoderbyTheMathWorks Generatesportableinteger,floating-point,orfixed-pointCcodeforStateflowcharts StatisticsbyTheMathWorks Applystatisticalalgorithmsandprobabilitymodels SymbolicMathbyTheMathWorks Performcomputationsusingsymbolicmathematicsandvariable-precisionarithmetic SystemIdentificationToolboxbyTheMathWorks Createlineardynamicmodelsfrommeasuredinput-outputdata ToolkitSoftwareforLabVIEWMacbyNationalInstruments AdditionalLabVIEWsoftware ToolkitSoftwareforLabVIEWWindowsbyNationalInstruments ToolkitSoftwareforLabVIEW,LabWindowss/CVIandMeasurementStudio TripwirebyTripwireInc. DataIntegrityManagementSystem. Video&ImageProcessingBlocksetbyTheMathWorks Design,simulation,implementation,andverificationofvideoandimageprocessingalgorithmsandsystems WaveletToolboxbyTheMathWorks Analyzeandsynthesizesignalsandimagesusingwavelettechniques xPCTargetbyTheMathWorks Performreal-timerapidprototypingandhardware-in-the-loopsimulationusingPChardware XPCTargetEmbeddedOptionbyTheMathWorks Deployreal-timeapplicationsonPChardware

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城市笔记——香港

monnet 2010-6-24 13:07

你在这里看到的研究生，基本上都是内地来的。香港科技大学图书馆，徐博士指着啃书的人群。香港人不在本地读研，这个很好理解，一来他们大学毕业后就能很容易找到一份收入相对不错的工作，二来，他们出国留学很容易。据香港理工大学的Antony介绍，香港人看待读博的男人，就相当于内地人看待读博的女人。 整个学校就一栋多功能大楼，教室、食堂、图书馆、实验室全部集中在这里，香港地少人多，大部分都是山区。科技大学和中文大学就是建在山上的，城市大学干脆连大门都没有，直接从商场进入学校。科大图书馆占据了多功能大楼很大一块，但是也没看到有多少人在这里。像科大这样的地方，一年招的本科生有多少？我说的是大一新生一年有多少。我好奇的问。一百多人吧，不到两百，香港的大学比较多香港也就7所大学，算起来一年新入学的大学生也不过千把人。 香港科技大学91年成立，到现在还不满20年，但是已经跻身全球最著名的高等学校之一，2010年排名亚洲第一。很难想像，在这么小一个地方，如此至少的人，他们如何做到这点的。整个学校的人，加起来还没有我们机械学院的人多。毛主席说人多力量大，看来这句话有待商榷。 香港科技大学依山傍水，但是也太偏了杀人灭口的好地方 之前一直认为香港学生的水平很高。但是今年五月份过去讲课后发现，他们的整体水平未必就比内地的高，而区别在于他们有着很强烈的学习和研究的欲望。为什么香港高校在国际上排名如此考前，有点想不通。不过，据说香港高校的教授薪水很高，他们不用像内地的教授们那样为了生计而四处奔波搞项目，所以能够静心做研究和教书育人。香港没有向中央缴税，所以香港高校也无权向中央申请科研经费，这些钱来得容易而且数额巨大，眼红啊据说现在很多香港高校的教授以与内地高校合作的方式向中央搞钱。 香港回归的十几年里，工业能搬的基本上搬到内地，留下了金融和旅游业，它的发展已经完全依赖于大陆。大陆房价飙升的时候，香港也跟着飙，大陆股市飘绿的时候，香港的也跟着飘 香港政府已经越来越不作为了，董当特首的时候还会做一些事情，轮到曾当政后变得不求有功但求无过了。你看到新加坡一个独立国家，政府的权利够大了吧？港府能调用的资源比新加坡要多得多。为了给台湾做示范，中央一直给香港喂奶，港府已经没有任何的发展动力了，城市大学Lee教授给我们分析香港的现状。 那会不会出现腐败的现象？我赶紧接着他的话题。 港府的廉政还是值得称道的，廉政公署的权利很大。澳门就不行了 警匪片里赫赫有名的香港廉政公署，居然安家在铜锣湾一个很不起眼的角落 随着工业化的发展，在当今中国的大地上，除了西藏，很难找到一条干净的河流，一个干净的湖泊。深圳海岸线上的水是浑浊的，沿着珠江口往北到东莞，海水则是黑色的。但是香港的海水则是清澈的，站在星光大道眺望中环，偌大的维多利亚港，水面上别说一张纸片，就是一个水泡也找不到。资本主义的空气比社会主义的清新。

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基于复杂性测度的仿真模型可信度验证方法

laiyuyang 2010-6-20 12:40

北京树优信息技术有限公司 摘 要 系统仿真的可信度验证是直接影响产品性能、可靠性和安全性的重大问题.本文提出了基于复杂性测度的模型验证方法和OntoTest软件实现，通过将信息熵、互信息和系统结构认知图方法进行综合，能够定量、客观、真实地评价复杂非线性动态系统的试验数据和仿真数据的整体一致性，并为仿真工程师提供模型改善的建议. 对某家庭轿车40%重叠可变形壁障偏置碰撞的实证研究表明，本方法是一种切实可行的仿真模型可信度验证方法，在复杂非线性动态系统仿真验证方面具有广泛的应用前景. 关键词 复杂性，OntoTest，模型可信度验证，VVA，信息熵，互信息，系统图，乘员约束系统，Madymo 一、引言： 近二十年来，系统仿真研究取得了惊人成就，已经成为现代产品研制必不可少的手段，其可信度直接影响产品综合性能、可靠性和安全性 . 为了得到具有预测性的仿真计算结果，如何进行系统仿真可信度评估一直是仿真界探索的重大问题之一 . 一般而言 , 仿真模型可信度评估的主要工作包括仿真模型的校核、验证和认定 (Verification , Validation ， and Accreditation ，简称 VVA) . 其中，校核主要关心模型是否准确地表示了开发者的概念描述和需求规范，验证关心的是模型在具体的应用中多大程度地反映了真实世界的情况，确认是权威机构验收模型、确定模型是否可用于具体应用的过程 . 对仿真人员和决策人员而言， VVA 中最重要的环节是仿真模型可信度验证 (Model Credibility Validation), 其最基本的方法是考察在相同的输入条件下仿真模型的输出与实物试验结果是否一致及一致性的程度 . 由于真是的物理现象往往是十分复杂和非线性动力学问题，因此其模型可信度验证方法必须能够客观、定量和真实地反映该问题的整体复杂性特征 . 但是，传统方法很难处理复杂非线性动态系统模型的可行性验证问题 . 从目前文献看， 传统的模型可信度验证方法分为定性方法、定量方法和定性定量综合方法， 这些方法包括相似理论 、假设检验 、现代谱估计 、系统辨识法 、模糊综合评判法 、层次分析法 、灰色关联分析法 等 . 但是 , 这些方法往往存在如下问题 : 需要人为主观判断因素、对数据序列需要进行预处理，或者对样本数量、概率分布、平稳性等有较多要求，因此不可避免地造成部分信息的丢失或人为地加进一些信息 , 从而产生了误差 . 因此，系统仿真可行性验证问题需要通过与复杂性有关的非线性、非平衡、动态的思想和系统方法来解决 . 目前，信息熵、 互信息与复杂性测度是描述非线性时间序列信息量的重要参数 . 信息熵和 互信息来源于信息理论 , 应用广泛 . 复杂性测度最初定义是由 Kolmogorov 于 1965 年提出的，表征为能够产生某一 (0 ， 1) 序列所需的最短程序的比特数，并经 Lempel 和 Ziv 发展成为具体的复杂度算法 . Marczyk 于 2006 年提出复杂性测度是系统结构化信息度量的定义 ，并通过模型无关的计算方法进行复杂系统信息拓扑结构的抽取，广泛应用于非线性科学的研究中 . 然而，将复杂性测度引入到仿真模型可信度验证方面的研究尚未见报道 . 本文基于 Marzyck 的复杂性测度，在仿真数据和试验结果的整体复杂度一致性测量基础上，提出模型可信度验证的评价体系，并形成商业化软件 OntoTest. 该方法的优点是 : 从系统全局分析仿真和试验数据的差异，不需要对数据进行预处理，对样本的分布没有要求，不引入人为主观判断因素，能够处理有噪声、不完全、小样本的数据，因此是一种客观、真实反映系统整体复杂性特征的模型可信度验证方法 . 二、算法简介 2.1 基本思想 基于复杂性测度的仿真模型可信度验证的基本思想是 : 根据原始数据包含的信息熵和变量间的信息结构，计算试验数据和仿真数据的复杂性构成，并根据仿真数据与试验数据之间的复杂性差异作为评价指标，主要包括四大步骤 : Step 1 计算仿真数据的复杂性测度 Cmodel Step 2 计算试验数据的复杂性测度 Ctest Step 3 比较仿真模型与实验结果的一致性，得到可信度指标 (MCI ， Model Credibility Index）=（Cmodel-Ctest)/Ctest*100% Step 4 识别对可信度指标贡献最大的变量，用于指导模型改进 . 2.2 复杂性指标的 计算 Step 1 相空间信息分析 : 包括构造相空间(Anthill)，计算信息熵(Entropy)、基于互信息(Mutural Information)的广义相关系数(Generalized Correlation Coefficient)、有效相空间(Quick View)识别 . Step 2 整体信息结构认知 : 包括相空间模糊化(Fuzzification)、模糊规则抽取(Fuzzy Rules Extraction)、构造系统认知图(System Map) . Step 3 测量复杂性 : 根据系统图代表的信息拓扑结构(Topology)，以及变量之间的信息熵，计算复杂性 . 2.3 相空间信息分析 相空间构造方法是:将每两个变量的样本数据构成散点图(Anthill图), 如图1所示. 相空间所包含的信息通过Shannon 熵测度进行定量计算. 相空间变量之间的非线性相关性通过基于互信息测度的广义相关系数(Generalized Correlation Coefficient)进行定量计算. 广义相关系数采用互信息测度分析两个随机变量中隐含的信息，能够很好地量化线性和非线性的相关性 ，优于传统的Pearson(皮尔森)相关系数、Spearman(斯皮尔曼)等级相关系数和Kendall(肯德尔)的tau 相关系数 .广义相关系数定义如下: 其中 I 为互信息，是两个随机变量统计相关性的测度。 2.4 整体信息结构认知 根据Zadeh 不相容原理(Principal of Incompatibility)，复杂系统的不确定性越高，对其的精确描述越困难. 因此，按照一定的模糊水平数将相空间分割成模糊单元，可以快速有效地抽取复杂系统中变量之间的模糊依赖规则 . 模糊水平数可以选择3 水平、5 水平和7 水平，取决于分析粒度(Data Granularity)(图2).经过模糊单元划分后，每个样本点属于某一个模糊单元，即每个样本点的精确数值转化为等价模糊状态向量. 在排除高信息熵和低相关性的相空间图后，得到存在有效信息和结构的相空间。在有效相空间的模糊状态向量上进行模糊规则抽取，形成If-then 形式的模糊推理语句，即: If +Delta X = Delta Y If–Delta X= Delta Y If +Delta X = Delta Y If +Delta X = Delta Y 在所有模糊规则计算的基础上，通过系统图(System Map)对系统整体信息结构进行描述(图3).系统图源自模糊认知图(Fuzzy Cognitive Map)的思想，是一种知识表达和推理技术，用于获取变量间的因果联系和依赖关系 ，也可视为一种复杂系统分析和建模的方法. 系统图System Map是一个三元组U=(V, L, C), 其中： 系统图中节点(即变量)的度(Degree)代表了它与其他变量之间联系的程度，其中度值最大的变量称 为核心变量(Hub). 度有两种定义方法: 4 实证分析 4.1 问题描述 本例考查某轿车正面40%重叠可变形壁障碰撞仿真模型可信度验证问题。由于汽车碰撞是一个十分复杂和强非线性动力学问题，包含了大位移、大转角、大应变、接触碰撞现象，因此其模型可信度验证方法必须能够客观、定量和真实地反映该问题的整体复杂性特征. 利用Madymo 7.1进行某轿车正面40%重叠可变形壁障碰撞仿真，碰撞速度为56km/h. 在前排驾驶员和乘员位置分别放置一个Hybrid III 型第50百分位男性假人，试验时该假人佩戴安全带，用以考核安全带性能和测量前排人员受伤害情况. 根据C-NCAP试验规程，选择有代表意义的动态性能参数进行一致性比较，包括: 偏置碰撞中假人胸部压缩量(chest_dis)，胸部三个方向的加速度(chest_accx,chest_accy，chest_accz)，髋部三个方向加速度(pelvis_accx，pelvis_accy，palvis_accz) ，大腿载荷(femur). 由于仿真模型全局时间步长对计算结果稳定性影响很大，考虑到模型中有airbag、gasflow 的影响，选取模型时间步长为1e-6s，计算时间从0ms 到200ms. 试验和仿真数据文件的样本点数均为2000个. 从图4 所示时间序列上可以定性、直观地看到数据一致性比较差. 4.2 结果分析 通过4 个步骤考察仿真模型整体可信度，并为改善模型提供参考建议: Step1: 单个变量: 统计信息(定量) Step2: 两变量: 相空间形态(定性); 非线性相关性(定量) Step3: 多变量: 系统图形态(定性); 系统整体复杂性测度(定量); Step4: 模型改进建议: 识别对误差贡献率最大的变量，以便进一步改善模型可信度. 表1 是单个变量的仿真数据与试验数据统计信息差异对比表，可以定量地看到单个变量仿真结果 和试验结果存在较大差异. 图5 和图6 定性地表明仿真结果存在较大随机性和波动，模型存在较大数值噪音. 表2 和表3 表 明仿真和试验数据中相关性最强的前十组变量存在较大差异. 图7 表明试验数据中共有4 个核心变量（Hub），分别是:chest-accx, chest-accz, pelvis-accy, pelvis-accz，它们与其他变量之间的相关性最强; 而仿真数据中共有5 个核心变量，除了chest-accx, chest-accz, pelvis-accy, pelvis-accz 之外，增加了一个变量chest-accy，这说明仿真模型放大了原本不重要的变量. 通过分析系统图的差异得到仿真模型可信度指标MCI=45.9%. 从整体角度看，仿真与试验的一致性只有45.9%，因此，该模型不能用于汽车安全性设计，需要修改仿真模型参数提高仿真模型可信度.图8 表明pelvis-accz 和pelvis-accy 两个变量对误差的贡献达到40%左右.因此，可以通过敏度分析进一步考察对pelvis-accz 和pelvis-accy 影响最大的Madymo 模型参数(比如: 安全带织带刚度缩放系数、安全带限力特性函数、安全带预紧特性函数、安全气囊泄气孔直径缩放系数、仪表板特性函数、座椅座垫刚度加载函数等)，并通过试验设计或优化匹配等方法提高仿真模型可信度指标MCI. 5 结论和展望 本文讨论了基于复杂性测度的仿真模型可信度验证方法，以及其软件实现OntoTest 软件在某轿车 正面40%重叠可变形壁障碰撞仿真模型验证中的应用. 实证研究表明，本方法能够从整体角度分析试验和仿真数据一致性，不需要对数据进行预处理， 对样本的分布没有要求，不引入人为主观判断因素，可以处理有噪声、不完全、小样本的数据，因此 是一种能够客观、真实反映系统复杂性特征的模型可信度验证方法，适合于对复杂非线性动态系统的 仿真模型验证. 参考文献 Jeong Keun Lee，Soon Gu Hong，Soon Jo Park. A Correlation Methodology of Airbag Body Block Test and Simulation Using Optimization Technique. SAE World Congress，2004 Balci O. Validation，verification and testing techniques throughout the life cycle of a simulation study. Proc. of WSC' 94 (Winter Simulation Conference), 1994. 郭巍，李云芝，姜振东. 用相似理论讨论仿真的可信度 ，系统仿真学报，1999，l0(2):113-115. 吴晓燕 赵敏荣 刘兴堂 李彦彬. 仿真系统可信度评估及模型验证方法研究. 计算机仿真. 2002 19(3): 李鹏波，谢红卫. 现代谱估计方法在仿真可信度研究中的应用, 计算机仿真，1999，16(1):45-48. 蔡金狮等. 飞行器系统辨识. 中国宇航出版社. 1995 杨惠珍，康凤举，李俊.基于模糊AHP 的系统仿真可信度评估方法 ，计算机仿真，2003，20(8): 43-5. 杨惠珍，康凤举等，层次分析法在水下航行器系统仿真可信度评估中的应用研究，系统仿真学报，2002(10). 魏华梁，李钟武. 灰色关联分析及其在导弹系统仿真模型验证中的应用. 系统工程与电子技术， 1997(2):55-61. 邢修三. 物理熵、信息熵及其演化方程.中国科学(A 辑)，31(l):77-86 E.T Jaynes，Information Theory and Statistical Mechanics.Phys Rev，1957，106(4):620-630 Lempel A，Ziv J. On the complexity of finite sequences . IEEE Transactions on Information Theory, 1976, IT-22(1):75-81. J Marczyk，Principles of Simulation-Based Computer-Aided Engineering，FIM Publications, Madrid, 1999. J Marczyk，B Deshpande, Measuring and Tracking Complexity in Science，Inter Journal Complex Systems. 2006 Shannon C E. The mathematical theory of communication. Bell Sys Tech J，1948，27(3，4): 373-423, 623-656 S. Aumonier，Generalized Correlation Power Analysis，in the proceedings of the ECRYPT Workshop on Tools For Cryptanalysis，Krakow，Poland，September 2007 Celluci, C. J.，A.M. Albano，and P.E. Rapp (2005)，Statistical validation of mutual information calculations: Comparisons of alternative numerical algorithms Phys. Rev. E，71，066208 Zadeh L A. Fuzzy sets and information granularity. in: Advances in Fuzzy Set Theory and Applications, Gupta, N., Ragade, R. and Yager, R. (Eds.), North-Holland, Amsterdam, 3-18, 1979. CD Stylios，PP Groumpos. Fuzzy Cognitive Map in Modeling Supervisory Control Systems . Journal of Intelligent and Fuzzy Systems，2000，18 (2):83-98.

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[转载]史记－山姆本纪

monnet 2010-6-11 18:20

原作者：苏北 　　山姆者，欧罗巴人也。不堪苛政久矣，遂浮海以觅乐土。土著之民虽众，皆乌合也，固不能敌。山姆乃屠之以尽有其地。更施捭阖之术，假友邦以为援，尽脱故主羁縻。遂开国称孤，号大叔。 　　山姆固强人也，素善智计而喜功业，有国以来，开疆不已，兵甲无日得息。剑斧所及，势如破竹，强国上邦，无不披靡。乃独跨两洋之地，尽收化外山岛。更历两战，使枭雄湮灭，豪酋授首，遂王天下。　　 　　帝业既成，骄奢始渐。诸侯或有逆其意者，必除之而后快。间有揭竿而起者，趣以轻兵讨之，谈笑之间，立成齑粉亦。海东有大酋长名罗斯者，素劲敌也，山姆图之久矣。施以百计，竟克之。于是六合之内，莫敢仰视；号令之出，莫敢不从。才智之士，争往归之。海内奇珍，尽收袖底。山姆亦自度，代天之任，岂属他人哉。　　 　　究山姆之所恃者，三宝器也。曰棒子，曰银子，曰嗓子。　　 　　棒子者，非泡菜国人之谓也，杀器也。观山姆之棒，至粗至重，上挟风雷之势，下聚熊罴精神，望之已气沮，当之则无幸。纵合万邦之棒，不敌其万一也。于是土著之民尽屠，邻居之土尽收，踏敌国如履自家院，擒元首如探自家囊，百战不殆，无往而不利，皆棒之力也。不用则悬之高堂，以慑人心。煌煌巨物，耀烨生辉，望之如日之中天，往来之人，敢复生异心哉？圣人尝云，至尊之位，有棒且大者居之。信哉！　 　　银子者，财货也。人皆有之，然莫若山姆之富甲天下。何也？天下黔首，劳苦终日，汗下成溪，始有尺寸之资。山姆乃坐拥银山，点土成金，得之何其易也。是故万姓之劳顿经年，山姆举手间可尽得之矣。财货之聚也速，财货之用也妙。可购大棒，购国土，购社稷，购尊严，购敌酋首级，购鼓舌帮闲，购效命死士，购忠心汉奸。购得天地翻覆，出手山河变色。万物皆有价，何物不可沽？运用之妙，皆在山姆一心也。圣人云，有银无棒者，宜为鱼肉；有棒无银者，岂可久乎；有银有棒者，神鬼无可奈何。是何人者？山姆是也。　 　　嗓子者，非快男超女之娇啼也，国之利器也。察山姆之嗓，天赐之物也。高亢处上穷碧落，细腻时感人心脾。或循循善诱，或义正词严，或谆谆教诲，或当头棒喝。无日无时，无边无际，无事不知，无理不占。人间正道，古今至理，彼一人说尽矣。遂以己之昭昭，至天下人之昏昏；以己之昏昏，至天下人也昏昏。天下人何也？愚夫愚妇而已，正合暖语香风，昏昏度日。兵甲之是非，银货之是非，知之何益？宜听山姆分解可也。于是天地无声，唯闻此嗓。圣人云，用嗓之妙，吾不如山姆多矣。　　 　　此三宝者，得其一可横行乡里，得其二可称霸一时，三者具得者，宇内不复见第二人矣。盖以棒为攻，以嗓为卫，以银为后盾，互补相长，功效何止百倍。山姆亦以为王者之业，固若金汤，万年可期也。　　 　　初，山姆欲封禅落基，遂筑高台，诏万邦。众争趋之，莫敢不至。海陵夏生者，好事之徒也。适逢其时，乃择其要而纪之。　　　　山姆升座于高台。方是时也，天现祥瑞，天使护持。左右贤者，皆峨冠宽袍，法相庄严。近观之，一曰不剥人皮只念经大喇嘛，一曰玩过幼童玩玻璃大主教。　　 　　故主名英吉利者，素以长袖善舞闻，见机之速，远出同侪。首奉一联以为贺。上联曰，当初老大我纵横四海无地不占人称日不落；下联曰，如今贤侄你睥睨八方有利必图不愧鬼精灵。横批曰叔侄情深。山姆哂而受之。　　　　故友法兰西者，以门第自矜，素善山姆，具联以上。其上联曰：路见不平助你独立与人为善，下联曰：兴微继绝救我还阳高风亮节。横批曰：都是好人。山姆谦而受之。为其颇具不逊意，稍不乐之。　　 　　有宿敌德意志者，屡败于山姆，终至心悦诚服。不甘于人后，乃敬献一联。其上联曰，赏罚分明小弟从此鞍前马后。下联曰，恩威齐天大哥毕竟八面威风。横批曰，不服不行。诸侯皆轰然喝彩，敬贺礼拜，万岁之声，上达云巅。　　 　　又膏药国天皇，泡菜国统领二人，扭捏婀娜，进奉一联。上联曰，打得奴家喜欢雅嘛跌；下联曰，全赖恩公救命思密达。横批曰妾身有礼。以其教化浅故，辞尚粗陋，情实娇羞堪怜。山姆龙颜甚悦，上下亵玩焉，众皆掩口而笑。座中有波兰国主，独怏然不乐。好事者问之，则曰，帝恐惑于狐媚之术矣。闻者皆肃然起敬。又曰：妾姿色不输于彼，昔因莽汉挟持，久不得献身。今入侍晚矣，恐不得领袖后宫。 　　 　　山姆以众人推举，无由推却，亦自撰一联以尽其欢。上联曰，独家代言上帝如假包换；下联曰，引领自由世界舍我其谁。横批曰，当然领袖。众乃再拜，山呼万岁，共上尊号曰，民主自由无远弗届文成武德一统江湖三宝皇帝。山姆辞者再，众固请，乃受之。　　 　　夏生曰：余观夫合纵之道，宜以大事小，让利为盟，是盟所以固也。今之山姆，得天独厚而精英尽出，励精图治以至于今日之势。兵器之盛，银货之足，黎庶之望，当世固无所匹敌，历代亦无出其右者，此诚万世不遇之基业也。然则，天下事天下人为，独夫何为？岂有以盟主为名，而行霸王之事，与天下争利耶？残生民如屠猪狗，愚万姓以图私利，劫天下之资以悦其众，掠天下之财而独肥二三寡头，余不知其可也。无业不灭，唯仁者不灭。虽三宝在手，奈何天道好还。后世之观此文者，当告余其寿竟几何。

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生物医学与多物理场仿真

monnet 2010-6-2 14:11

对于生物医学与多物理场仿真的关系，可以用四点来说明： 1、Innovation Ideas Verify 仿真的最大功用，在于将科研人员平时所思所想，在一个虚拟的时间里进行重现，特别是对于那些比较前沿的领域，而实验条件又难以得到满足之时，却可以在计算机中将它实现。例如，一个骨骼连接部位的受力分析，假设一个人50公斤的人从0.5米的高度跳下来，我们要分析此人骨骼受力和变形。在现实世界中，可能需要在人体上安置多个传感器，然后把传感器测得的数据进行分析，从而得到一个近似的结果。而在虚拟的世界里，只需对骨骼进行几何建模、材料属性定义、施加载荷并进行计算，一台普通PC机只需几分钟即可得到它的受力分布以及变形情况。 骨骼连接部位的受力分布 2、Guide Experiment 对那些刚刚了解仿真的人来说，可能认为仿真什么都可以做，甚至可以代替实验。不过我想纠正这些人的想法。受限于目前计算机硬件和仿真软件本身，仿真实际上能实现的功能还是很有限的。如果你用软件计算出一颗药丸在血液中扩散的速度以及被吸收的速度，然后以此为依据制定病人时隔多久服用多少的药物，那么，这个想法就错误了。仿真应该是对实验进行一个前期的指导作用。在未进行试验之前，即知道实验结果的一个大体的趋势，然后以此来设计你的实验步骤及方法，然后再反馈回来进行计算模型的修正。即使那些接受过很多实验考证的计算模型，也无法得到100%的精度。 3、Multiphysics in Biomedical 在生物医学中，广泛存在着多物理场现象。例如，血管中血液的流动，存在两个物理场，首先是血液流动的描述，需要用到Navier-Stokes方程，而血液脉冲式的冲击血管，使得血管也发生脉动的变形，而血管的这个变形，则需要用到Strain-Stress方程来描述。需要注意的是，血管发生变形的时候，血液在里边流动的轨迹也会发生改变，而轨迹改变的结果是血液对血管的冲击力方向和大小也随之改变如此反复，我们称之为耦合，血液和血管的交互作用，是一个很典型的流固耦合的例子。 血管在血液冲击下的变形 4、The International Tendency 国人有一个习惯，就是什么东西都等国外做得很成熟很完善了，我们才跟风去学习人家，最后的结果就是不管是什么，我们都在追赶欧美。一台MRI机器，他Siemens为什么卖几百万？一台CT机，他GE为什么卖上千万？因为我们做不出来，或者说做得没人家的好。为什么呢？因为人家有先进的研发手段。仿真也是这样，国外几十年前就已经用来做前沿理论的验证和产品的开发，现在国内也慢慢开始这方面的侧重，但还是跟在人家好面跑。目前仿真的侧重点还在于单场，多物理场的概念则刚刚形成和发展，而仿真的未来则在于多物理场。我们起跑点即使不能在别人的前面，但至少不应该落后别人。 对于生物医学通常考虑的问题，举几个常见的例子： 1、生物力学 有力的地方，就会有运动和变形，即应力应变。例如人的头部被撞击后，头盖骨的变形问题等。 2、血管心脏 考虑的是流固耦合，流体指的是血管和心脏中的血液，固体指的是血管和心脏本身。如果更深入的，例如心脏，还可以考虑心电现象，心脏的去极化扩张、复极收缩等等。如果还要考虑心肌细胞新陈代谢过程中生物放热过程，那么问题就变得复杂了。 3、溶质扩散 用扩散方程描述溶质在体液中扩散或吸收的情况。溶质可以是散布在血液中的药物分子，也可以是人体组织中的肿瘤或者癌细胞等。 DNA分子扩散与监测 4、生物电子 电现象一般使用电磁方程藐视，即麦克斯韦电磁波方程。电磁波有低频和高频之分。普通人体内的生物电现象，属于低频电磁场，而如果考虑微波聚焦杀死癌细胞，则考虑的是高频电磁场。 心脏内部心电 5、图像处理 考虑的是数学方程，涉及到图像匹配和仿真模型的重建。即通过MRI、CT、MicroCT获得人体图像数据，直接转换为计算机仿真用的几何模型。 人体大脑MRI数据转换为仿真模型

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基于复杂性的CAE仿真模型验证(Validation)——美国国家制造科学中心NCMS

laiyuyang 2010-5-10 12:01

复杂性量化分析技术新闻 （2010年3月）美国国家制造科学中心(NCMS)将OntoSpace复杂性量化分析技术用于CAE模型可信度验证（ModelValidation) 高性能科学计算（HighPerformanceComputing）能力是21世纪各国制造业持续创新和保持竞争力的重要基础，而模型验证(Modelvalidation)技术对高性能科学计算至关重要。近日，美国国家制造科学中心(NCMS)采用OntoSpace作为其快速、可扩展的CAE模型可信度验证的关键技术，将基于复杂性的仿真模型可信度验证方法（Complexity-basedMoldeCredibilityValidation)用于一级汽车供应商LLProducts公司、乔治华盛顿大学国家碰撞分析中心（NCACattheGeorgeWashingtonUniversity）的联合项目中。 NCMS(NationalCenterforManufacturingSciences): 美国国家制造科学中心,拥有20年产学研科技转化经验的非盈利机构。网址： http://www.ncms.org/ NCAC(TheNationalCrashAnalysisCenterattheGeorgeWashingtonUniversity): 乔治华盛顿大学国家碰撞分析中心。网址： http://www.ncac.gwu.edu/ LLProducts ：汽车密封结构一级供应商。网址： http://www.llproducts.com/

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答：发表评论人：隔壁家的二傻子 [2010-4-13 14:30:45]

ccpicasso 2010-4-14 16:51

发表评论人： 隔壁家的二傻子 露齿一笑是人类表达友善的独有的特征（特别是婴儿），其他动物的露齿都是表示威胁和敌意。。。您研究过这是啥原因吗？ 答： 露齿一笑和露齿不是一回事，前者的主体是笑，而露齿仅仅是笑的表现形式；而后者以露齿主要部分，也可以说是一种表现，而表现的意义不同，就像你说的，是威胁和敌意。 您的意思可能是：如何鉴别露齿一笑和露齿。首先以我们人类的视觉可以分辨这两类现象，如果从生物仿真的角度，那么理论上，机器也可以实现这样的识别功能。

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NCTUns 5.0 安装成功

热度 7 huangluoyi 2010-3-20 21:13

NCTUns 5.0 安装成功 毕业论文需要做 IEEE 802.11p 的仿真，选择了 NS-2 和 NCTUns 作为工具，在安装 NCTUns 时出现和解决了一些问题，终于于 2010 年 3 月 20 日正式装好 NCTUns 软件，安装过程颇为心酸，特撰此文留念。 3 月 15 日，初步打算使用 Windows XP+Ubuntu 9.10+ VMware 6.02+NCTUns 6.0 安装，然而经过 3 天的折腾后，发现遇到的问题越来越多，到 NCTUns 官方论坛上荡了一圈，发现遇到同样问题的同志们不在少数，毅然于 2010 年 3 月 18 日转战 Fedora 10 ，大家可以从 Fedora 的官方网站上下载 iso 镜像文件，这里提醒大家，根据自己需要， 一定要选对 i386 或 x86 ， 否则可能导致安装失败！ 最终选择了 Windows XP+Fedora 10+ VMware 6.02+NCTUns 5.0 首先用 VMware6.02 安装好 Fedora 10 ，具体步骤大家可参看网上相关教程或给我留言。 安装必备软件包： 如果你的 Fedora 能联网，就使用类似下面的命令更新包 # yum update # yum install gcc gcc-c++ make mkinitrd 如果不能联网，请从前述下载的 iso 镜像文件中 (Fedora-10-i386-DVD.iso-3.41G) ，拷取 package 中相应的 gcc 包和 gcc-c++ 包，需要说明的是，如果你想安装 NCTUns 6.0 ，最好使用 Fedora 12 ，否则需要将 gcc-c++ 更新至更高的版本。 拷出相应包后，安装 rpm 包及相关的依赖包： #rpm ivh packagename.rpm 本人一共大概安装了 readline-devel 、 ncurses-devel 、 gcc 、 gcc-c++ 、 glibc-devel 、 glibc-headers 、 kernel-headers 、 libstdc 、 ncurses-devel 、 readline-devel 、 rpm-libs 等包 安装好常用包后，我们就可以着手安装 NCTUns 了 下载 NCTUns5.0-allinone-linux-2.6.27.7-f10.20090709.tar.gz( 我好像改过文件名了 ~) ，解压缩并运行安装程序： # tar zxvf NCTUns5.0-allinone-linux-2.6.27.7-f10.20090709.tar.gz # cd NCTUns-5.0/ # sh install.sh 大概 5-6 分钟后，安装完毕，我们重新启动 # reboot 重启， 选择 NCTUns 内核 ，运行 NCTUns 会出现下面问题： failed to load the logo 以及 cannot find the file containing the module list 的提示 大家注意：这里我们 必须以 root 身份运行 ！ 切换到 root 身份，重新运行 NCTUns ，熟悉的 GUI 出现了 如果重启后运行 NCTUns 出现下面问题： $ /usr/local/nctuns/bin/nctunsclient /usr/local/nctuns/bin/nctunsclient.bin: error while loading shared libraries: libqt-mt.so.3: cannot open shared object file: No such file or directory 则需要修改 .bashrc 配置文件： $ vi .bashrc export NCTUNSHOME=/usr/local/nctuns export NCTUNS_BIN=/usr/local/nctuns/bin export NCTUNS_TOOLS=/usr/local/nctuns/tools export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/nctuns/lib 提醒大家：以 root 用户打开 run simulation 时， GUI 所需密码默认是 nctuns 。请注意区别！ ( 附安装后常见问题： 1 、 How to solve login failed. please check your username and password problem It is because the account/password doesn't match with the user information in the dispatcher setting. To solve the problem, run the nctunsclient and then goto G_Setting - Dispatcher. Under user information, give an ordinary username and its password (the account can't be root). Of course, the ordinary user account should be previously created in your linux machine. 2 、 How to solve No Idle Server error The no idle server shows up may be the reason that the program terminates unexpectedly on the previous simulation. You can use ps aux | grep nctuns to see what programs are still running and then use killall to kill that process. Example: killall stg 3 、出现了 Connect to Dispatcher at 127.0.0.1:9800 failed ， 执行 Dispatcher, ，还要另外开启 coordinator 才能 run simulation ，注意，要开三个终端，其中一个开 Dispatcher ，一个开 coordinator ，一个执行 Nctuns 4 、以 root 身份登录 fedora 10 编辑 /etc/pam.d/gdm ，注释或删除： # auth required pam_succeed_if.so user != root quiet 有时可能还要编辑 /etc/pam.d/gdm~ 注释或删除： # auth required pam_succeed_if.so user != root quiet 保存文件后，登出 GUI 后，即可用 root 登录 GUI 了。 5 、安装文件中 readme 关于环境的设置 Before running all of the NCTUns 5.0 programs, three environment variables must be set. If you install the NCTUns 5.0 package into the default /usr/local/nctuns directory, in the following description ${where-you-install} should be replaced with /usr/local/nctuns. NCTUNSHOME should be set to ${where-you-install}, NCTUNS_TOOLS should be set to ${where-you-install}/tools, and NCTUNS_BIN should be set to ${where-you-install/bin E.g., if you use tcsh, you can add the following lines to your .cshrc shell configuration file setenv NCTUNSHOME ${where-you-install} setenv NCTUNS_TOOLS ${where-you-install}/tools setenv NCTUNS_BIN ${where-you-install}/bin E.g., if you use bash, you can add the following lines to your .bashrc shell file export NCTUNSHOME=${where-you-install} export NCTUNS_TOOLS=${where-you-install}/tools export NCTUNS_BIN=${where-you-install}/bin You can also use the ${where-you-install}/etc/nctuns.{csh|bash} to help you set all environment variables E.g., if you use tcsh, you can add the following lines to your .cshrc shell configuration file source ${where-you-install}/etc/nctuns.csh E.g., if you use bash, you can add the following lines to your .bashrc shell configuration file source ${where-you-install}/etc/nctuns.bash If you do not add these commands to your .cshrc or .bashrc file, you will need to manually set these variables in each opened xterm window before executing a NCTUns 5.0 program. ）

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OFDM仿真（代码为转载）

royzhang006 2010-3-15 20:28

仿真流程如下： 1、产生要传输随机数； 2、进行调制； 3、串并转换； 4、进行IFFT操作（代码中有用到共轭对称向量的IFFT为实数进行简化计算）； 5、增加循环前缀； 6、并串转换； 7、输出前滤波； 8、增加信道噪声（加性高斯白噪声）； 9、接收端串并转换； 10、去除循环前缀； 11、进行FFT变换； 12、信号解调； 13、误比特率计算； Matlab源代码及仿真波形

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2008年创刊的《动力学及相关模型》被SCI收录

wanyuehua 2010-2-25 07:05

2008 年创刊的Kinetic and Related Models《动力学及相关模型》，ISSN:1937-5093，季刊，美国（AMER INST MATHEMATICAL SCIENCES, PO BOX 2604, SPRINGFIELD, USA, MO, 65801-2604）出版，2009年入选 Web of Science的Science Citation Index Expanded，目前在SCI数据库可以检索到该期刊2008年的第1卷1-4期到2010年第3卷第1期共74篇论文。 74 篇文章包括学术论文69篇、传记、社论各2篇、评论1篇。 74 篇文章的主要国家分布：法国33篇，意大利15篇，美国13篇，中国10篇，德国9篇，英国7篇、日本、西班牙各5篇等。 中国学者在该期刊发表论文的主要单位有武汉大学（Wuhan Univ）3篇、清华大学（Tsinghua Univ）2篇、北京工业大学（Beijing Inst Technol）1篇、香港城市大学（City Univ Hong Kong）1篇、南京林业大学（Nanjing Forestry Univ）1篇、华中科技大学（Huazhong Univ Sci Technol）1篇、首都师范大学（Capital Normal Univ）1篇。 74篇文章共被引用46次，其中2008年被引用6次，2009年被引用35次，2010年被引用5次，平均引用0. 62次， H指数为4（有4篇文章每篇最少被引用4次）。 该刊刊载动力学方程，包括数学理论、数值分析、仿真与模型等方面的高品质论文。 Kinetic and Related Models《动力学及相关模型》投稿指南： 网址： http://www.aimsciences.org/journals/krm/index.htm 编委会： http://www.aimsciences.org/journals/krm/Editorial_board.htm 中国编委：Hua Chen School of Mathematics and Statistics Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. China chenhua@whu.edu.cn 作者指南： http://www.aimsciences.org/journals/krm/to_authors.htm

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薪火相传

qiqidefeidao 2010-1-6 21:00

所谓出版，乃思想之展示。 所谓传播，乃学人之己任。 摘抄几段在书里读到的几段表达，想起近些年许多次研讨会、讲座上多人依然就此提问，不得不叹息，信息无比丰富的时代，寻得珍宝和价值也绝不方便。那我就更不能藏着了： 龚建华，林徽，《虚拟地理环境在线虚拟现实的地理学透视》，高等教育出版社，2002，北京 1 仿真（模拟）是以当前在场的现实事物或现象为基础，同时，考虑与当前在场物相关联的一些未出场的事物或现象。其对象内容包含在场世界和不在场世界。但在场事物或现象是主要重点。 虚拟着重表现不在场（未出场）的事物或现象。 虚拟是模拟的延伸，但强调不在场（未出场）的事物或现象这一侧面。（P15-P16） 西方英语世界的virtual，是表示潜伏的存在，是一种向显现存在行动的力量； 中国汉语世界的虚含有表示曾经有过、存在过，而如今不在场的事物或现象的意思。virtual是面向未来的，是动的，是憧憬式的；而虚是面向过去的，是静的，是回忆式的。（P23） 2 韩民青（2000）认为：可持续发展的调控性，其实质是力图保持工业文明的可持续，而不是试图开拓一种新文明。所以，需要寻求和开拓一条可持续发展基础战略和转移式高级发展战略相结合的道路。这个问题涉及到对可持续发展思想和概念的本质理解。我们认为可持续发展思想是缘于工业文明的生态危机而引发的对人类有史以来的所有物质和精神文明及其成果的反思，是为了人类持续生存和发展所进行的对自身意识和行为的必要调节，它要求协调人与自然的相互关系，改变在人类中心主义思想下形成的社会经济发展模式，改变高消费、高消耗和高破坏的无视资源与环境的生产与生活方式，所以，可持续发展思想与实践，会引发新的人与自然、人与人的关系，发现与开启新的文明方式，这不同于韩民青的可持续发展调控是力图保持工业文明的可持续的观点。新的发展道路会具有新的经济文化景观，具有全新的思维，从而避免旧的发展模式的不足和局限。（P165） 3 广义讲，知识是对于世界现象和过程的认识，是知道什么（know what），知道为什么（know why）；同时，也表示与人及人的计划行动有关的认识，即知道是谁（know who），知道怎样做（know how）。知识可以编码成信息进行传播；知识可指导行动，指导信息的合成、处理与分析；知识可以从信息处理和分析运用中产生，如新发现的变量关系、特别的分布结构等新的认识（刘吉等1998，梁怡1999）（P153） 4 人类中心主义和以人为本的思想是有区别的，前者是涉及哲学层次上的人类与自然、自然万物的关系，针对的是如人是万物的尺度这样的观念；而后者是指人类社会系统中，关于人与物之间的相互关系，例如在工业社会中，土地、资金、劳动力是基本生产资源，而人处于被忽视、被异化的地位，而在信息社会，信息、知识和创新成为生产中最重要的因素，人被置于中心的地位。（P165）

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铝挤出过程中的流固耦合

COMSOLFEM 2009-12-9 14:26

流固耦合 铝挤出过程中的流固耦合

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钢铁铸造工艺的优化

COMSOLFEM 2009-12-9 14:05

钢铁铸造工艺的优化 在所有的工业生产方法中, 主要目标之一是速度的优化。对于法国不锈钢制造商Ugitech S.A.公司来说，主要的目标就是在保证质量的前提下让连铸机尽可能快速的不间断运转。然而，如果过早将方形钢坯切分，钢坯断面可能还没有完全固化，含有1.5吨的熔融金属井中的钢水会流入立式连铸机中，会造成毁灭性的灾难。通过数学模拟，Ugitech公司正在对所生产的150种钢的浇铸温度和浇铸速度进行优化。 固化壳的形成 在铸造过程中，熔融钢水进入锥形铜管模具，并通过外部水循环进行强制冷却。在这个过程中，固化壳结构要能承受熔融金属形成的静压力。在成型之后，要进行三次水喷洒过程来增加壳的强度，同时要进行旋转防止膨胀。最终钢坯通过热辐射冷却下来（图1）。 图1 铸造过程仿真结果。钢水进入水冷模，并通过传导对流过程实现冷却和固化。 一旦固化壳形成，就可以通过一系列的水喷洒过程实现冷却，而不用依靠热辐射自然冷却。 熔融金属井的长度对于钢绞线的切割位置非常重要。图中反映了钢绞线的温度分布 。 首先通过建模研究的问题是关于钢水早期的固化过程，在这个过程中会导致钢表面出现裂缝和凹陷状振痕等缺陷。随着壳体冷却，开始收缩并在某些位置出现空隙，如图2。这些缺陷的位置对钢绞线有着重要影响，而且控制缺陷是非常精细的过程。如果表面裂缝出现的太早，减弱了壳体部分热量，这时熔融钢液表面开始固化，内部缺陷随之开始出现。如果裂缝太细，会导致模具形成很尖的锥形，导致钢液与铜模之间的摩擦力增加，过分摩擦力会导致模具下部壳体出现突出。 图2 检查空隙出现情况的模型（左），以及结晶过程中热流和温度模拟结果。 空隙不仅影响热流动和铸体的冷却，还对连铸坯表面有重要影响。 接触条件和相变 模型实际包含两个部分。第一部分是纯热传导模型，可以预测温度和结晶器中的相变，然后第二部分是热机械模型用来深入分析模具和钢坯接触面情况，并解释结晶表面缺陷，如图2。 钢坯和模具之间的非线性接触条件是创建模型过程中一个比较棘手的问题，而且钢水成坯过程还涉及到相变问题。要研究这些问题，首先要找到每一个钢的热物理参数并添加到模型中。Ugitech公司的研究人员利用三阶多项式将多年积累的热导率数据添加到COMSOL Multiphysics模型中，但是在临界温度范围内的数据，他们建立了40-100个格点数据的表格，让COMSOL自动插值来推断。 Ugitech公司的研究人员利用COMSOL Multiphysics模型来研究各种冷却条件，在不影响产品质量的前提下提高浇铸速度，并提高最终产品的性能。研究人员说：这是一个非常微妙的问题，我们不想拿我们的顾客做实验。在汽车和核工业市场中，最终用户会对钢质量作出判断和评价。因此，加过过程改革需要进行充分的思考和规划，而建模模对于理解和揭示改革提供了非常有价值的可行性参考。 利用模型研究人员也可以评价浇铸机的改进方案。一时间，生产工程师们都向研究人员询问为了便于维护他们想把二次冷却设备移动几个厘米是否可行。对于加工过程来说，即使一些非常小的改动，都有可能产生很大的影响，何况是在这么昂贵的机器上做实验。最终研究人员通过数学模拟证实移动冷却装置不会产生严重的后果。 还有一件事情，模拟帮助避免了一个重大事故。生产人员想在固化安全线1m以后的地方对钢坯进行切割。研究人员模拟结果显示，这会导致切割到熔融金属井部分，会带来灾难性的后果。利用COMSOL仿真，Ugitech公司的研究人员可以更加精确的调整安全线位置，如图3所示。 图3 结晶器中的金属凝固之后才能进行绞线切割。 最终选择COMSOL Multiphysics Ugitech公司经过大量的考察和慎重考虑之后，最终选择COMSOL Multiphysics，一流的产品一流的服务，远高于其它CAE产品的性价比的COMSOL Multiphysics无疑是Ugitech公司的最佳选择。虽然他们已经拥有了专业的机械工程软件，研究人员不得不说服管理者购买多物理场工具是一项非常好的投资。对于Ugitech公司研究人员来说，都想拥有一个能够解决各种问题的多用途工具。最初的工程中是研究在加热管中移动绞线中的温度分布。利用COMSOL Multiphysics研究人员模拟得出温度分布，并让管理者知道COMSOL Multiphysics能够很简单很方便的进行这样的模拟。 由于COMSOL Multiphysics能实现多物理场的耦合，研究人员发现了求解问题的新途径。在使用COMSOL Multiphysics期间，他们的研究成果比以往使用其他任何仿真软件时都多。这些第一手的仿真结果都会给生产工程师们带来新的想法，同时也会产生新的问题，并鼓励他们想出新的解决问题的方法。 越来越多的人因为Ugitech公司的研究人员在仿真模拟方面的努力而受益。人们不再问他们你能计算这个吗？，而是问他们如果会发生什么？。COMSOL Multiphysics还能很好的帮助研究人员和顾客交流想法。

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熔融金属的凝固过程

COMSOLFEM 2009-11-19 16:49

熔融金属的凝固过程 仿真 模拟 熔融金属的凝固过程 仿真 模拟

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多孔合金 仿真模拟

COMSOLFEM 2009-11-19 16:44

多孔合金 仿真模拟 多孔合金 仿真 模拟

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计算机模拟仿真在过程冶金中的地位和作用

COMSOLFEM 2009-11-13 17:19

计算机模拟仿真在过程冶金中的地位和作用 计算机模拟仿真在过程冶金中的地位和作用

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2009年COMSOL Multiphysics公开培训正式启动，第四季。

COMSOLFEM 2009-11-13 16:55

2009年COMSOL Multiphysics公开培训正式启动 原文作者: 中仿科技 发布时间: 2009-01-13 新闻来源: 中仿科技 活动信息 活动时间: 2009-01-01 至 2009-12-31 活动地点: 上海 自2006年中仿科技举办首届COMSOL全球用户年会中国区分会，在过去的三年时间里，中仿科技在不断为用户提供更完美的服务的同时，也在倾听用户对 COMSOL软件的要求和心声。在众多用户的支持和鼓励下，中仿科技公司将定期举办COMSOL Multiphysics中级培训课程，欢迎各界朋友报名参加： 2009 年COMSOL Multiphysics公开培训邀请函.doc 培训说明 1.时间为每季度一次，每次为期四天。 2.地点为中仿科技上海公司培训室。 3.内容为两项，一是网格优化，二是求解器及PDE，各两天。亦可单选一项，请在附录的报名表上注明选择课程的编号。 4.培训价格500元/人*天，正版用户八折，有学生证六折。学员的食宿自理（培训期间，中仿科技公司提供免费午餐）。 5.建议参加培训的学员自带笔记本电脑，中仿科技公司免费为您安装试用软件。如果没有自带电脑，中仿科技公司提供学习操作用的电脑。 6.咨询电话：021-64391516*811 田小姐（Ms. Amy Tian），Email： 课程时间 内容 * 报名截止时间 课程编号 Season 1 3.23（星期一）～3.24 COMSOL Multiphysics前后处理及网格优化技术培训 2009/03/16 09Q101 3.25（星期三）～3.26 COMSOL Multiphysics求解器设置及PDE培训 2009/03/18 09Q102 Season 2 6.22（星期一）～6.23 COMSOL Multiphysics前后处理及网格优化技术培训 2009/06/15 09Q201 6.24（星期三）～6.25 COMSOL Multiphysics求解器设置及PDE培训 2009/06/17 09Q202 Season 3 9.21（星期一）～9.22 COMSOL Multiphysics前后处理及网格优化技术培训 2009/09/14 09Q301 9.23（星期三）～9.24 COMSOL Multiphysics求解器设置及PDE培训 2009/09/16 09Q302 Season 4 12.14（星期一）～12.15 COMSOL Multiphysics前后处理及网格优化技术培训 2009/12/7 09Q401 12.16（星期三）～12.17 COMSOL Multiphysics求解器设置及PDE培训 2009/12/9 09Q402 * 内容说明： COMSOL Multiphysics 前后处理及网格优化技术培训 COMSOL Multiphysics求解器设置及PDE培训 COMSOL Multiphysics操作界面及技巧 操作几何体 创建几何体 CAD模型导入 与SolidWorks/Inventor交互建模 网格优化技术 COMSOL Multiphysics划分网格 网格文件导入 后处理 后处理器介绍 计算结果可视化处理 分析类型基础培训 稳态分析 瞬态分析 特征值分析 参数分析 稳态分离式求解 参数分离式求解 瞬态分离式求解 求解器介绍及设置培训 直接求解器 迭代求解器 PDE培训 系数PDE方程 广义PDE方程 弱形式PDE方程 一点体验：这个培训不同于给正版客户的培训或者是COMSOL的研讨会，会将更多的技巧，而且最后会预留半天跟中仿的几个高工亲密接触，让他调调模型，指点几下，还是很有益的！

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COMSOL2009中国区年会，4.0新体验！！

COMSOLFEM 2009-11-13 16:51

为促进国内科技工作者在多物理场耦合分析领域的交流以及分析能力的提高，中仿科技和 COMSOL 公司诚邀您参加 2009 年 COMSOL Multiphysics 中国区用户年会，此次年会将分别于 2009 年 11 月 17 号在上海， 11 月 19 号在北京， 11月22 日在武汉举行，会议是 COMSOL 公司全球用户交流大会的一部分，同时也是中国区第四次举办此活动。 本次大会将介绍COMSOL公司在第五届COMSOL全球用户大会上发布的COMSOL Multiphysics 4.0 Beta版， 介绍应用 COMSOL Multiphysics 软件进行多物理场耦合分析的案例以外，还将邀请 COMSOL 资深专家与 COMSOL Multiphysics 用户对软件的使用经验进行分享，与此同时，您也 有机会获得解决您目前难以克服的问题的技能和解决方案。 相信此次会议会帮助您今后的研究工作百尺竿头更进一步。 费用： 免费！ 本次会议非营利性质，不收取任何费用（但各位需自理往返路费和酒店住宿等费用），免费赠送COMSOL Multiphysics 最新版本试用软件、COMSOL用户年会论文光盘、Booklet、培训动画教程等学习和应用资料，前100位签到者获得，送完为止(限：预报名者)。 本期焦点： 令人耳目一新的COMSOL Multiphysics 4.0 Beta版即将问世。在4.0版本中，COMSOL提出了全新的用户界面COMSOL Desktop概念，集简洁、易用、而功能强大的设计与仿真功能于一体，用户对模型的建立和求解变得更加容易；COMSOL Desktop流水线式的建模理念，完全针对用户使用习惯进行了优化，学习起来更加的容易，而多学科应用的建模功能却更加的强大；COMSOL将为用户研发部门带来产品研发与创新的高科技手段。 了解更多，请登录： http://www.cntech.com.cn/newsflash/2009/COMSOL-Ver4.0-Beta.html 特别提醒： 强烈建议您带笔记本电脑到现场，我们将在会议开始前免费为您安装COMSOL Multiphysics 4.0 Beta版，会议期间将会安排新版本培训内容，您将在第一时间体验最新版本。 对象： 无论您是COMSOL Multiphysics正式的用户与否，我们都欢迎您。这次研讨会的演示定会使您确信COMSOL Multiphysics在数值分析方面的优势与领先地位；详尽的案例分析演示，使您对采用COMSOL Multiphysics从事各领域科学研究以及工程仿真分析更加坚定信心。 关于COMSOL Multiphysics的详细介绍，请查看： http://comsol.cntech.com.cn/ ■时间及地点 日期 时间 城市 会议地点 2009年11月17日 （星期二） 09:00-17:30 上海 上海市徐汇区华山路1954号.上海交通大学浩然科技大厦一楼 102学术交流厅（点击查看地图） 2009年11月19日 （星期四） 09:00-17:30 北京 北京市海淀区中关村东路1号院清华科技园创新大厦A座2楼多功能厅 (点击查看地图) 2009年11月22日 （星期日） 09:00-17:30 武汉 武汉市洪山区珞瑜路1037号华中科技大学武汉光电国家实验室A区 301室（点击查看地图） ■报名方式 COMSOL 2009年会邀请函.doc 1，点击 在线报名 填写报名登记表，然后我们会和您电话确认。上海的朋友可致电王小姐：021-64391516-827；北京的朋友可致电赵小姐：010-82601646-801；武汉的朋友可致电黄小姐：027-59838973-801。 2，发送email到 ，请在email中写明您的单位，参加人数以及联系电话，并打电话给我们确认。上海的朋友可致电孙小姐：021-64391516-801；北京的朋友可致电赵小姐：010-82601646-801；武汉的朋友可致电黄小姐：027-59838973-801。 中仿科技(CnTech)是中国区领先的仿真分析软件和项目咨询解决方案的供应商。CnTech是中仿集团旗下的旗舰公司，总部设在香港，目前在全国设有四个分公司，分别位于上海、北京、武汉和深圳。除了强大的销售和技术支持网络之外，我们还设有专业的售后服务团队和培训中心，为了更好的服务广大客户，公司将陆续在全国各大主要城市设置业务分支机构。CnTech业务包括项目咨询和专业软件的集成和实施等，凭借多年来广大客户的支持和信任以及CnTech 员工们的奉献精神和责任心，已为国内外数百家企业、高校及科研院所提供专业软件系统及项目咨询等服务，服务领域涉及教学科研、机械工业、土木工程、生物医学、航空航天、材料科学、化学化工、冶金科学、汽车工业、电子电器、气象环保、采矿和石油工程等行业。 中仿科技公司是 COMSOL Multiphysics软件中国区（包括香港、澳门）唯一合作伙伴。CnTech将始终怀着谦虚、诚实、敬业的态度，秉承关注客户需求、提升客户价值的核心理念，始终遵循 客户满意为止的服务准则，真诚地为客户排忧解难、出谋划策、坚持不懈，及时为国内外客户提供全球最前沿最顶端的科技服务，力争成为仿真技术行业的典范！ 关于CnTech更多的软件产品以及服务信息，请登录公司网站： www.CnTech.com.cn 获取更详尽资料。 我们的发展目标 CnTech将坚持自己的企业文化，不断加强经营网络和覆盖区域，凭借富有经验的专业团队，我们有能力成为中国最优秀的仿真分析软件和项目咨询解决方案的提供者。 本次会议合作伙伴 Company Sponsors Media Sponsors 会议详细和来宾发言的牛人介绍请见，博主就不一一添加了啊：） http://comsol.cntech.com.cn/conference2009/

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几种用于WSN的仿真工具对比

kinglandom 2009-11-10 20:04

几种用于WSN的仿真工具对比 为评价无线传感器网络协议算法的性能，仅通过实验是无法实现的，特别是包含大量节点的大规模无线传感器网络，更是很难通过实验来实现(实际上，上百个节点的实验己经比较难以管理与实现)。 为了实现无线传感器网络的仿真，研究人员设计开发(或在现有平台建立无线传感器网络模型)了许多的仿真平台，包括NS-2, OPNET, SensorSim, EmStar, OMNet, G1oMoSim, TOSSIM, PowerTOSSIM等。 NS-2 (Network Simulator-2)是著名的用于网络研究的离散事件仿真工具，里面包括了大量的用于在有线或无线、本地连接或通过卫星连接进行TCP协议、路由算法、多播协议仿真的网络协议、调度器和工具。NS-2主要致力于OSI模型的仿真，包括物理层的行为。NS-2可以对仿真进行详细的跟踪并用仿真工具网络动画播放器C Network Animator } NAM)进行回放。NS-2是开放源码的自由软件，可以免费下载。有一些研究小组对NS-2进行了扩展，使它能支持无线传感器网络的仿真，包括传感器模型、电池模型、小型的协议栈、混合仿真的支持和场景工具等。由于NS-2对数据包级进行非常详细的仿真，接近于运行时的数据包数量，使得其无法进行大规模网络的仿真。 OPNET 建模工具是商业化的通信网络仿真平台。OPNET采用网络、节点和过程三层模型实现对网络行为的仿真。其无线模型是采用基于流水线的体系结构来确定节点间的连接和传播，用户可指定频率、带宽、功率和包括天线增益模式和地形模型在内的其它特征。OPNET提供了很多的模型，包括TCP/IP, 802.1 I , 3G等。并已有一些研究人员在OPNET上实现对TinyOS的NesC程序的仿真. 但要实现无线传感器网络的仿真，还需要添加能量模型，而OPNET本身似乎更注重于网络QoS的性能评价。 SensorSim 是建立在NS-2的一个采用DSR的802.11网络模型上的。SensorSim是用于WINS平台的，需要用SensorWare Tel脚本进行设计。SensorSim在仿真时跟踪了节点的能量使用情况，其能量模型来自WINS节点，使得其无法用于Mote平台的仿真。另外， SensorSim已经停止开发和支持，也无法下载到程序代码。 EmStar 提供了在仿真和基于iPAQ的运行Liunx的节点之间灵活切换的环境，用户可以选择在一个主机上运行多个虚拟节点进行仿真，也可以在一个主机上运行多个与真实的节点进行桥接的虚拟节点。EmSta:可以将无线传感器网络部署在一个友好的基于Linux的环境中，并进行跟踪和调试程序。EmTOS是用于在 EmStar中进行TinyOS程序仿真的工具。 EmStar虽然不是一个真正意义上的无线传感器网络仿真工具，但却是一个很有用的用于对传感器网络的应用程序进行测试的环境。 OMNeT++ ( Objective Modular Network Testbed in C++)是一个面向对象的模块化离散事件仿真工具。和NS-2一样，主要面向OSI模型，可以执行上千个节点的仿真。OMNeT++提供了图形化的网络编辑器和网络、数据流查看工具。仿真环境采用C++语言开发，并采用自定义的配置语言NED进行配置定义。OMNeT++的主要目标是提供可灵活配置仿真的组件体系。组件采用C++编程，并通过NED配置成更大的组件。OMNeT++在仿真802.11的MAC和Directed Diffusion协议时，比NS-2要高一个数量级. GloMoSim (Global Mobile Information Systems Simulation Library )是一个可扩展的用于无线和有线网络的仿真系统，根据OSI进行分层的建模设计。应用层、传输层、网络层、数据链路层、数据包接收模型、无线电模型和无线电波传播模型等不同的层次之间采用标准的APIs进行仿真。GIoMoSim采用Parsec进行设计开发，提供了对并行离散时间仿真的支持。 G1oMoSim目前仅支持纯无线网络的协议仿真，可用于仿真传感器网络中的物理信道特征和数据链路协议的时延等特性。

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教你如何运用COMSOL做电池（一） 各个模块功能的选择

COMSOLFEM 2009-10-21 21:22

COMSOL Multiphysics ，自定 义 偏微分方程 来 模 拟 任何方程可以描述的物理 现 象。 AC/DC ，模 拟 燃料 电 池中的 电传导 和 电势 等 Chemical Engineerin g 包含 质 量 传递 、 动 量 传递 、能量 传递 方程，用于解 决 流体流 动 、物 质扩 散 问题 、 电 化 学 反 应 等 MEMS ，微流体、微 结 构 以及 电 磁 问题 ，解 决 器件中的 电 磁－流－ 热 － 结 构 等多 种 耦合多物理 场 Heat Transfer ，用于解 决 燃料 电 池中的 热传导 、 对 流 传热 、 热辐 射 问题 Reaction Engineering ，用于解 决 反 应 工程、反 应热 等 问题 Structural Mechanics ，用于仿 真 电 池的 结 构 力学问题 Optimization ，设定一个目标函数，进行优化设计 CAD ，导入复杂几何模型 Material ，材料库及自定义材料属性 在后续的章节中，我们会陆续为大家讲解集中主流电池的仿真模拟。

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[转载]虚拟科学技术解读生命 - 海德堡举办系统生物学会议

helmholtz 2009-10-17 13:26

新型学科系统生物学的德国和国际专家聚会海德堡 2009 年 5 月 12 日 至 15 日， 500 多名科学家在海德堡市政厅内举办的德国 2009 年系统生物学研讨会（ German Symposium on Systems Biology 2009 ）上交流了系统生物学领域的最新进展。德国癌症研究中心（ Deutsches Krebsforschungszentrum ）理论生物信息学学部主任暨海德堡大学定量生物学研究中心（ BioQuant-Zentrum ）的创始主任罗兰德 · 艾尔斯（ Roland Eils ） 教授担任大会主席。这个新的学科借助了计算机模型阐释生命科学以及医学实验的结果。德国是这个创新研究领域的领先国家之一，联邦教育与研究部自 2002 年以来在这个领域共投入超过 1 亿欧元的政府拨款。来自生物学、医学、物理、数学和计算机科学等不同学科的研究者共同携手，力图把最新的实验数据处理技术和系统建模方法综合在一起。所实现的计算机仿真可以帮助人们了解，细胞组织中哪些变化过程会导致癌症等疾病的产生以及如何实现更好的治疗。 罗兰德 · 艾尔斯教授 在研讨会上，国际专家以及德国的系统生物学界的代表将报告迄今所取得的进展。波士顿哈佛大学的彼得 · 索格（ Peter Sorger ） 教授在开幕式报告中阐释了如何用数学模型解释癌细胞避免在身体中自然死亡即所谓细胞凋亡的原理。研讨会上共有 50 多个报告，涉及面很广，包括系统生物学在大脑科学研究中的信号传输和代谢过程等方面的应用，还包括了植物学领域的课题。 “ 尽管我们离虚拟再建细胞体系还很遥远，但现有的生物系统局部过程的数学模型已经能提供十分重要的知识 ” ， 艾尔斯 教授说， “ 生命科学领域的新方法，例如同时记录一个人体细胞的全部基因的调节作用，将产生海量数据，因此需要计算机的辅助。利用合成生物学，我们进一步扩大了系统生物学的概念，可以有针对性地设计生物体模拟程序，这样它们就可以承担一些诸如疾病防治这样的任务。 ” 艾尔斯教授所指导的一组学生就成功地实现了给细菌编制程序，使它可以目标明确地消灭癌细胞。凭借这项工作，他们在波士顿麻省理工学院举办的国际基因工程机器设计竞赛（ iGEM ）中击败 80 多个竞争对手获得了成功。 在德国癌症研究中心（ DKFZ ），这个新学科也正逐渐成为癌症发病原因研究的日益重要的组成部分。在国际癌症基因组学项目中，系统生物学也扮演着至关重要的角色： “ 若没有生物信息学技术的辅助，根本不可能处理对人的 5 万多个基因进行测序时产生的大量数据。 ” 德国癌症研究中心理事会主席奥特玛 · 维斯特勒（ Otmar Wiestler ） 教授在大会开幕式上的报告中如是说。 自 2007 年起，海德堡大学为 BioQuant 中心提供了一幢科研大楼，方便从事生命科学实验研究的专家与侧重理论研究的信息学家、物理学家和数学家共同开展跨学科的合作。

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图解等离子体放电过程模拟——COMSOL Multiphysics

COMSOLFEM 2009-9-14 01:35

放电过程 重要的物理过程：电离-》吸附-》再结合 电子与离子的产生是一个雪崩式的链式连锁反应 模型的描述： 模 型 的 描 述 （LFA*） 用于求解玻尔兹曼方程的数据 玻尔兹曼方程的解 电离系数随E/N的变化 （仿真准确性检验） 电子漂移速度随E/N的变化 （仿真准确性检验） 求解两个流体方程以及泊松方程 电 子 密 度 离 子 密 度 电 势 分 布 电 场 强 度 (dphi/dx) 电 离 率 电 子 密 度 电 势 电 场 强 度 电 离 率 电 子 密 度 离 子 密 度 电 场 强 度 电 离 率 一维仿真扩展成二维仿真非常容易 (需要占用更多的内存) 电 子 密 度 离 子 密 度 电 离 率 电 场 强 度 (dphi/dx) 小结： LFA模型的缺陷 在QTE问题和RCT问题的处理上的有效性还需要尝试。 LFA模型的优势 有利于对等离子体物理中Ne，Ni，EF等物理量的理解。 （非常适用于教学用途） COMSOL通过求解PDE方程解决物理问题 既可以处理LFA模型，也可以处理其他模型。

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Time-Space Dynamic Analysis About Event（TSDA）

zhguoqin 2009-8-5 17:35

全文请点击： 事件的时空动态分析（TSDA） 事件的时空动态分析（ TSDA ） 张国庆 （安徽省潜山县林业局 246300 ） 摘要： 本文首先对事件发生过程的各时空因子进行了数学表达，接着对事件间的关联和事件过程进行了数学动态描述，提出了事件流、研究对象状态模拟和事件过程分析方法，最后简述了事件时空动态分析的应用。 关键词： 事件；时空动态分析（ TSDA ）；事件流；仿真；模拟 Time-Space Dynamic Analysis About Event （ TSDA ） Zhang Guoqing ( Anhui Province Qianshan County forestry bureau 246300) Abstract: This article express the Time-Space factoranout the event on mathematics, dynamic represent the processanout event. Put the forward about Time-Space Dynamic Analysis About Event(TSDA), sketch apply TSDA in all fields. Key word: Event; Time-Space dynamic analysis （ TSDA ） ; Event class; Simulation; Imitation 事件的时空动态分析（TSDA）

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网络拓扑与病毒传播仿真

orient 2009-7-17 05:39

其实这里做的工作是在以前的GLP网络拓扑生成器一文中所提到的工作的继续。 下图为初始的网络 根据网络的成长原理，产生一次增长网络 二次增长网络 三次增长网络 增长了19次后生成的网络 选取连接度最高的节点，作为病毒的起始点 病毒由起始点传播出去后，进行二次传播 病毒继续传播 可惜边运行matlab，边抓图，造成了程序运行的终止，不能将最后的网络完全感染的图给出来。 今天又运行了一遍这个程序，把得到的结果再给补充上来，可惜，由于网络是随机产生的，不可能和昨天运行的网络结构一样了。 有改进了一下，把传播概率给加了进去

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adams 2008与easy5 2008联合仿真安装

laojing14 2009-2-9 09:30

最近在安装adams与easy5两个的联合仿真过程中遇到很多麻烦，整了好长时间才弄好，在这里给有需要用到的提个醒一定要注意安装顺序： 先装Visual Studio 2005，注意版本，03在easy5仿真时报有错误，我没试08； 然后Intel Fortran9.1，easy5有Fortran10.0的选项但我在安装时它总提示找不到； 然后adams 2008； 最后easy5 2008。 再按着Adams Control里的说明配置一下就可以了。

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仿真定律--互联网进化七定律之四

liufeng 2008-12-9 12:45

作者:刘锋 前言：本篇文章与前面的博文《人脑是互联网进化的靶目标〉内容有重复 我们知道人类的大脑结构并不是古已有之，它是从鱼的大脑进化到爬行动物的大脑，再进化到哺乳动物的大脑，最后进化到人类的大脑。如果解剖人脑，我们可以清晰的看到类鱼、类爬行动物、类哺乳动物的结构在人脑中泾渭分明。 同时人类从受精卵发育成异常复杂的大脑结构时，存在一种叫做靶细胞的组织，没有人类有意识的干预，数以亿计的脑细胞沿着复杂但又精确的路径，有序的朝着靶细胞发展。通过这种有方向的发育，大脑的各种组织逐渐清晰成熟]。 种种互联网发展迹象提示我们互联网正在向着与人类大脑结构类似的方向进化，从Ipv4到Ipv6，电话线到光纤，电子公告牌的功能分离，搜索引擎的崛起，云计算的萌发以及互联网网站之间的兼并，从表面上看是人类在经济利益驱动下的成果，但事实是整个互联网正在从一个结构分散的，功能不成熟的组织架构向着与成熟人脑结构非常类似的方向进行着仿真进化。如图二。 图二 互联网虚拟大脑结构图 我们在《互联网进化规律的发现与分析》指出目前互联网已经初步进化出虚拟运动神经系统，虚拟视觉神经系统，虚拟躯体感觉神经系统，虚拟听觉神经系统，网虚拟记忆系统。随着时间的推移，互联网对人脑结构的仿真进化将会更加明显。这种现象对于互联网和人脑的研究都会产生推动作用，我们在未来的几十年里有可能可以同时了解双方的特点，用已经了解的人类大脑结构我们可以预测互联网下一步的发展动向。（注意不是规划），同样随着时间的推移，由于互联网进化速度异常快速，我们可以对比发现越来越多人脑的秘密，我们目前已经可以断言人脑中应存在地址编码系统，搜索引擎系统，希望看到神经学科学家在这方面的进展。 小结：互联网进化的仿真规律就是指互联网将会按照人类大脑结构的组织方式进行进化，但这种仿真并不是人类主动的规划，而是一种自然推动的仿真，在这个现象发现之前，互联网已经自然进化出虚拟神经元，虚拟视觉，听觉，感觉等系统。 更多内容欢迎访问 互联网进化学术网站 www.intevl.com

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