从化路灯车出租， 路灯车出租， 清远路灯车出租       电液作动器数字孪生系统的三维仿真模型处理

     从化路灯车出租， 路灯车出租， 清远路灯车出租       电液作动器数字孪生系统的三维仿真模型处理   电静液作动器数字孪生系统中，除一维模型外，还使用了三维有限元模型对样机进行仿真模拟，为满足数字孪生的实时性需求以及系统集成需求，同样需要对模型进行一系列处理。 以永磁同步电机热流耦合有限元仿真为例，当前设备计算能力获取单个工况稳态仿真结果需耗时数小时，因此三维有限元模型暂无法实现与实际样机的同步运行计算，在本文中，选择使用模型降阶方法对原始有限元模型进行一系列处理。 

  （1）原始有限元模型 ：针对永磁同步电机热特性，搭建了热流耦合仿真模型，选取该有限元模型作为原始有限元模型。 

  （2）多组仿真结果数据场 使用有限元模型，设定多组工况进行计算，并在求解器设置中进行结果导出设置，为后续模型降阶处理提供模型训练样本。 

   （3）降阶模型训练预测：使用本征正交分解方法（Proper Orthogonal Decomposition，POD）对原始有限元模型进行降阶模型训练。POD 降阶方法可简单概括为从已有数据样本集中提取规范正交基，使该正交基可近似描述原有数据集，进而对原始模型进行低维表达。 通过将多组工况下仿真计算获得的仿真结果作为降阶计算数据集，使用 POD 算法进行降阶计算。 

  （4）降阶模型（数据驱动）降阶训练后可获得由数据驱动的计算模型，将仿真参数输入即可快速获得降阶模型计算结果。经过训练获得的降阶模型，计算结果中最大误差约为 0.7℃，同时计算时长仅需0.049s，计算速度满足数字孪生系统中的实时性需求。后续通过增加数据训练样本数量可进一步提升降阶模型精度。 

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  （5）vtu 格式模型：在原始仿真软件后处理模块中，温度场可视化模型可使用 plot 绘图工具进行生成。由于降阶数据模型已脱离原始模型，因此需要选择其他方式实现可视化效果。本文中选择使用 vtu 格式文件作为降阶模型可视化文件。vtu 格式文件包含有网格与数据信息，将降阶模型中温度场数据映射至 vtu 文件各节点，即可实现降阶模型的可视化处理。将原始模型导出为 cgns 格式模型后，使用paraview 软件可对模型进一步进行处理，并导出 vtu格式文件，便于后续对降阶计算获取的数据场进行可视化展示。 

  （6）可视化展示模型：最终，将降阶计算获得的温度场数据输入导出的 vtu 格式模型，即可实现数字孪生系统中实时计算的温度场模型。 

    综上所述，经过降阶处理后的有限元模型，计算时长从原有的数小时减少至 0.049 秒，满足了数字孪生系统的实时运行需求。同时，降阶模型还保留了原始模型对局部生热特性的模拟，且计算误差控制在 1℃以内，较好地保留了高精度特性。

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