复杂工程建模和模拟地验证与确认

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1、实用标准文案复杂工程建模和模拟的验证与确认引言在科学和工程设计过程中，理论、实验和数值模拟是3种基本研究手段，现代计算机硬件和软件能力的飞速发展为强化高性能、大规模数值模拟研究提供前所未有的条件，数值模拟的重要性愈加显著．数值模拟中建模和模拟(ModelingandSimulation，M＆S)本身的可信度评估是高置信度数值模拟的核心，直接影响基于数值模拟和少量试验支撑的复杂系统的可靠性认证．验证和确认(VerificationandValidation，V＆V)是复杂工程系统可靠性认证中M＆S置信度评估的重要手段．近年来，随着

2、数值模拟系统日益广泛应用，V＆V的重要性愈来愈为数值模拟系统开发者和使用者所重视，对V＆V概念、理论、标准和相关方法的研究已成为复杂工程M＆S可信度评估的重要内容．1.复杂工程M&S的V&V现状1．1国外研究现状和发展趋势数值模拟在工业设计、产品性能分析和优化设计中的地位日显重要，国外尤其是美国非常重视M＆S的V＆V的概念、术语、规范、可信度评估方法和应用等的研究。文档实用标准文案1．1．1概念、术语和规范早在20世纪六七十年代，美国计算机仿真学会(SocietyforComputerSimulation，SCS)成立模型可信性

3、技术委员会(TechnicalCommitteeonModelCredibility，TCMC)，专门进行与M＆S置信度评估相关的V＆V方法的概念、术语和规范的研究．在20世纪90年代确定的V＆V哲学观点无法对工程和技术领域的仿真结果进行可信性评估．20世纪90年代以后，由于M＆S置信度评估在国家重大工程的研发和设计中的重要性越来越强，国外许多政府、民间部门和学术研究机构先后成立相应的组织或协会，以制定各自的M＆S置信度评估及V＆V的概念、术语和规范．美国几大工程协会不断组织人力、投入资金开展M＆S置信度评估概念、术语和规范的研

4、究．自1984年美国电器与电子工程师协会(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，IEEE)出版V＆V相关术语至今，V＆V相关概念、术语、规范一直都在完善．这些术语随后被美国核科学协会(AmericanNuclearSociety，ANS)和国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization，ISO)采用，建立各自领域的标准，美国航空航天学会(AmericanInstituteofAeronauticsandAstronauti

5、cs，AIAA)文档实用标准文案组织各个不同行业的代表进行研究，于1998年起草计算流体动力学验证和确认的指南;2010年以来在此领域一直很活跃的OBEＲKAMPF等［1］对此进行系统总结，综述机械工程领域现代数值模拟中M＆S的V＆V的发展，详细全面论述M＆S的V＆V的基本概念、原理、步骤和系统的发展过程．1996年，美国国防部(DepartmentofDefense，DoD)的国防建模与仿真办公室(DefenseModelingSimulationOffice，DMSO)成立军用仿真V＆V工作技术支持小组，专门制定验证、确认和

6、认证(Verification，ValidationandAccreditation，VV＆A)技术发展的政策与规范，并逐渐形成系统仿真领域的VV＆A体系．［2］1998年，美国能源部(DepartmentofEnergy，DoE)的3大实验室逐渐将V＆V引入武器库存管理计划，给出M＆S中准确度、误差、不确定度和确认域的概念内涵、M＆S的V＆V涉及的几个重要模型(客观世界、概念模型、物理模型和计算模型等)以及M＆S的V＆V活动的关系，其目的是通过V＆V量化物理建模中模型的不确定度和程序研制中数值算法的误差，增强高置信度的数值模拟

7、能力．1998年，美国机械工程师协会(AmericanSocietyofMechanicalEngineers，ASME)JournalofFluidsEngineering杂志成立协调小组．文档实用标准文案该小组的工作重点是推动对数值模拟中误差估计，不确定度量化、验证和确认以及置信度评估方法的讨论．该小组组织一系列ASME论坛和研讨会讨论上述主题，并逐步编写和颁布系列V＆V标准:2006年颁布关于“计算固体力学V＆V的指南”，即ASMEV＆V10-2006GuideforVerificationandValidationinC

8、omputationalSolidMechanics;2009年颁布“计算流体力学和传热学的V＆V标准”，即ASMEV＆V20-2009StandardforVerificationandValidationinComputationalFluidDynamic