黄建华,郭天觉

(1.中国核动力研究设计院，四川 成都 610000;2.和昇集团，香港)

4 自我调适的建模和仿真技术

4.1 建立准确模型的挑战

要建立一个设备、系统、组件的准确模型的先决条件就是要取得该设备、系统、组件的充分设计数据，但这些完整数据很多时候不容易取得，这是建立一个设备、系统、组件的准确模型的第一个挑战。纵使取得所需设计数据无法建立一个设备、系统、组件的准确模型，其中因素包括：控制方程式的局限性、离散方法的局限性、求解方法的局限性以及计算机计算的局限性。

一般设备、系统、组件的控制方程式都是依据质量守恒、动量守恒、能量守恒原理建立偏微分控制方程，但工程师对自然界的了解有其局限，在这个过程中做了很多近似假设，这就是所谓的认知不确定性(epistemic uncertainties)。就算工程师对某一过程有充分了解，但自然现象基本上是偶然的，例如做两次完全相同的实验，实验结果不会完全相同，这就是所谓的偶然不确定性(aleatoric uncertainties)，因此控制方程式从一开始便没有办法百分之一百仿真一套设备、系统、组件的行为。

控制方程式建立后便是用离散方法把连续的时间、空间分成网格点，把原来的偏微分控制方程转换成矩阵方程以便使用计算机计算，常用的离散方法包括：有限差分、有限元、有限体积，不管用什么方法必存在截断错误(truncation error)，现在最先进的计算机代码采用的离散方法并没有超越二阶精度[7]。此外通常是网格点越多，网格间隔越少精准度越高，因此产生的矩阵方程尺度会越大，以致所需求的计算机资源越多。……