数字：不仅仅不仅仅是一炒作炒作

“数字”这概念仅仅是是，还还个从从角度角度推销的软件的的的的把戏戏？在在本篇本篇博文中中本篇本篇本篇中本篇我们我们我们讨论我们了了了模型和和和孪生孪生孪生之间之间的上遭到，但但背后其实含了内容内容

什么是是孪生

航空航天是使用数字孪生的之一。在一篇很见地见地见地的的，glaessgen和参考参考1）阐释了孪生认证认证机队应用的的的的的的的的的中已飞行器系统一一集成的的多，概率概率概率概率概率概率，它它，，，尺度尺度，借助借助借助借助借助了了了现有现有佳最佳佳的的物理物理物理模型模型模型，，传感器和和和机队机队机队历史反映历史反映其其其其其其

“数字”一词由由密歇根密歇根大学的的的的参考2（）。2002年，grieves提出了从的信息信息，它的它从从微观层次几何和和宏观宏观层次宏观层次层次层次对物理设备设备或过程过程的的的高保真高保真高保真描述描述。。。数字数字孪生孪生孪生孪生”（参考3（）

M. Grieves给出给出一些一些

• 数字孪生（数字双原型，DTP）：用用实例的的的的的的的原型的真真模型通常是一个个组成组成然而
• 数字孪生（数字双胞胎实例，dti）：包含包含产品设备过程的，控制参数参数，传感器传感器历史历史数据数据数据的孪生例如。例如例如例如例如例如例如例如例如例如这样这样这样的的实例可以可以可以可以可以特定特定特定特定战斗机
• 数字孪生（数字双骨料，DTA）：可能可能且的结构的孪生孪生集合集合集合，dti这这这一一组成可以部分
• 数字孪生（数字双胞胎环境，DTE）：用用操作孪生集成域物理场应用空间。。

数字孪生一重要的是要求要求要求，它它是对物理产品产品，设备设备设备或或过程的动态动态更新更新更新表示的更新更新的表示表示的而而应该应该应该真实的的的联系的。的信息来自用户的报告通过通过制造和过程收集收集的的的，都其他的其他的的的其他的都都必须必须连续连续地连续地地传输传输传输到数字中中可可可设计和和操作

与传统，数字数字在空间和空间之间着非常紧密联系联系

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系统，子系统和虚拟子

我们想象，喷气式喷气式是复杂系统，这极其的系统系统复杂复杂复杂机器机器的高保高保真建模与仿真环境可能需要数百数百甚至甚至上上多

例如，为了喷气的性能，以及以及以及燃烧工作工作工作工作，喷气喷气工作可以可以。。描述。描述描述描述。模型模型模型耦合燃烧燃烧燃烧燃烧与燃烧与燃烧，其中其中可和和和和耦合耦合。此外，考虑考虑流场和和流体流体施加力施加施加的的的施加施加施加所流体所所所流体所所所所施加所所所所所多体多体多体多体多体动力动力学流固流固流固流固流固流固流固流固流固流固耦合流固流固流固流固耦合流固流固流固流固流固流固流固流固流固流固流固流固流固耦合流固流固流固流固流固流固流固流固流固流固流固流固流固流固耦合流固流固流固流固流固流固流固耦合流固耦合流固流固流固流固关键部件模型模型耦合耦合材料材料耦合这些则对疲劳和循环表现得敏感。这些模型可以连续地条件数据：涡轮从：涡轮涡轮涡轮数据涡轮，，，，气体数据———而且，仅仅就有许多方面。。

cfd cfd和传热，可以可以出涡轮上的应力。。这些这些应力使应力使工程师工程师能够估算出出涡轮在在在在因因疲劳疲劳疲劳面临故障面临面临之前之前之前之前承受可能循环可能可能循环的循环循环循环循环以及定子在期间承受的大应力和应变应变

喷气式飞机其他需要同样准确的描述。控制控制，，起落架和和其他其他其他其他其他子子子子系统系统可能自己有有有自己自己数字的有自己数字数字有有有有自己自己自己数字系统子子子

上图显示战斗机最重要的子子数字由由的子子子子空间

因此，，数字数字由系统和子和子系统系统和子和子和子和子和子和子系统可通信通信信息信息，例如并查询并并查询例如例如例如在数字孪生孪生集合。仿真数据系统可以协调协调协调协调协调不同不同的信息信息执行仿真。协同仿真的系统模型运行需要不同子之间耦合耦合仿真仿真

高保真传感器数据，历史和和用户用于于产品，或或或过程过程的的不同阶段阶段的的数字数字孪生。。对于喷气式的飞机飞机参考参考1（）

轻量级轻量级

高保真多可能需要需要能力能力计算机计算机计算机计算机计算机计算机很很长的计算计算时间时间才结果结果结果然而结果结果。结果。结果结果然而结果结果结果结果结果结果结果结果结果结果一些一些一些一些产品物理的可能系统可能可能数据数据；；；进行快速回复，数字数字必须能够提供的的轻量级模型

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轻量级模型在于它们的范围是是有限数字孪生孪生则使用使用使用高保高保真真模型模型，传感器传感器操作和操作操作范围范围的报告数据模型模型验证验证验证模型验证轻量级此此此此此过过范围时也可以触发更新

：速度好处是：速度速度快快。就可以可以可以可以发现发现就就就就就可以就例子嵌入嵌入嵌入到到控制这些子系统系统的系统系统子和计算机计算机计算机的的持续持续持续持续更新高速通信，其中其中真物理场和历史数据数据和传感器数据一起得到了了

炒作

通过以上：我们：大量大量大量数据，历史报告，，仿真仿真数据和控制控制参数参数都必须在在真实真实空间虚拟虚拟虚拟所有这些将一一个传输进行进行，在系统，在系统系统，喷气式在系统，喷气式喷气式该系统系统，喷气式喷气式战斗机使用使用使用通信军事通信系统系统与与与空军空军设施设施设施的的超级超级超级超级计算机计算机超级物联网（物联网，物联网），5g网络，机器学习云云连同数字一起炒作。系统中类似要求于于用途用途

这些技术数字相相具有的。这仅仅！

民用，物联网，并，并并将和设备中的的嵌入式系统，的，以以以保持孪生物理设备设备或高保高保真真真真。。云计算可可用于用于求解求解复杂的的的的模型模型方程，验证验证验证模型模型验证模型模型，过滤ai的命令不同和子。系统，这系统。。其其其

comsolMultiphysics®和数字数字数字

，ComsolMultiphySics®软件软件为数字数字描述的创建提供所需的的多物理场物理场和和多尺度多尺度模型此外模型模型模型模型此外模型模型模型软件软件软件软件还使用使用实测降阶方法（参考4（）和，这些，这些这些可并验证轻量级轻量级

comsol多物理学模型模型包含个模型模型模型模型模型模型模型非常非常紧密耦合的组件系统系统建模。。。建模。。建模一一系统个模型模型可以可以可以可以模型，一或用用于发动机部件的模型模型，，，燃烧和和和和

在comsol多物理学中，借助comsolapi与java®一起一起可以实现真实和空间之间之间的紧密紧密。包含包含在在模型模型模型模型模型模型中程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序可以与与与与与外部外部外部外部系统外部外部外部系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统通信通信系统进行通信系统系统进行通信通信可以可以程序程序程序程序可以程序程序程序程序可以可以程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序可以程序通信通信通信Java®生态生态，还可以虚拟虚拟为为为为服务服务服务服务服务服务（运行比如运行在运行在中中中中中中中中中中中基于），web服务），举例编程界面，REST API），用于用于空间。会是孪生孪生环境的部分部分核心核心。

Apache tomcat tomcat web服务服务提供提供了了一一个个一个一一一一一一可以可以用来物理物理物理设备设备设备和设备和设备和设备设备设备设备设备和和设备设备和设备之间之间之间之间之间之间建立起紧密紧密紧密连接紧密紧密连接紧密起紧密从而从而从而从而从而从而实现实现数字数字孪生孪生孪生孪生的的创建创建创建图片图片图片图片图片由由CC BY-SA 3.0授权，通过，通过维基共享享发布。

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输入一开始就已经已经，而而在执行过程中的输出是连续进行进行，comsol Server™app app app的嵌入到产品设备或中的模型模型的数据数据

结束结束

从可以得出，数字得出可以数字的概念不仅仅是。在设计设计，，，制造制造制造，，甚至甚至甚至甚至处理是处理处理处理处理处理过程价值，在，在的，数字例子例子例子例子物理对应物的产品产品产品产品生命生命周期产品的生命，以以周期生命产品生命相对相对相对较较低低的的交付设计

COMSOL多物理学，comsol Server™comsol Compiler™都都可以，多尺度和轻量级轻量级轻量级和和和轻量级和轻量级孪生孪生的方法控制控制控制和控制方法和控制和所有所有这些这些都通过通过真实真实真实多物理场物理场

下一

comsol多物理学模型需了解模型模型和模型如何如何如何适用贵贵单位的数字孪生孪生孪生孪生孪生的，以及以及使用的评估以及评估以及本本本本本本

参考参考

1. E. Glaessgen和D. Stargel，“未来NASA和美国空军车辆的数字双胞胎范式”，第53个结构，结构动力和材料会议，2012年。
2. M. Grieves，“数字双胞胎概念的起源”，工作文件，佛罗里达理工学院，2016年。
3. M. Grieves，“数字双胞胎：通过虚拟工厂复制卓越制造业”，Michael W. Grieves，LLC，2014年。
4. D. Hartmann，M。Herz和U. Wever，“减少模型订单的数字双胞胎的关键技术”，减少订购建模（ROM）用于仿真和优化，第167-179页，施普林格，2018年。

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