计算机仿真技术综述

计算机仿真技术综述

摘要：随着经济的发展和社会的进步，计算机技术高速发展，并广泛应用于社会的各个领域中。21世纪，计算机技术与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术这一崭新的信息综合技术。随着计算机和机械技术的发展，计算机仿真技术逐渐应用到各大生产企业中。本文简要介绍了计算机仿真技术，并结合计算机仿真技术在机械领域的应用，简单论述了计算机仿真技术的发展趋势。

关键词：计算机仿真技术机械发展趋势

Review of Computer Simulation technology Abstract:With the development of economy and society, the computer technology has been developed rapidly. It is widely used in various areas of society. The 21st century, computer technology combine with simulation technology form a computer simulation technology. It’s a new information integration technology. With the development of computer and mechanical technology, computer simulation technology is gradually applied to the major production companies. This paper briefly introduces the computer simulation technology, and combined with the application of computer simulation technology in the field of mechanical, simply discusses the development trend of the computer simulation technology.

Keywords:Computer simulation technology machinery development trend

0引言

随着计算机技术和网络技术的飞速发展，计算机仿真技术和虚拟现实仿真在各行各业得到了广泛应用，使用计算机进行仿真的研究和应用也是如火如荼。计算机仿真技术是世界各国十分重视的一项高新技术。仿真是以计算机系统为基础，根据用户的要求，建立实际系统的数学模型，并使之转换为仿真模型，在不同的工况下，在计算机系统中运行演示，从而真实地展现实际系统运行状态的过程[1]。它是涉及计算数学、工程控制、各种实际系统的专业知识、计算机软硬件技术等多学科领域的一项综合性高科技技术。是科学工作者、工程技术人员、运行操作人员进行系统分析、优化设计、性能评估、运行试验、教育培训、操作训练的有力工具。它在国防、能源、交通、航空航天等重要的军事与非军事领域，得到了越来越广泛的应用[2]。本文主要针对计算机仿真技术在机械工程方面的应用对计算机仿真的发展作出简要介绍。

1计算机仿真技术

计算机仿真(Computr Simulation)[3]，即系统仿真（System simulation)[4]，它是一种分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程以及运动规律的重要手段和方法，它以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术[5]。同时它也是一门随着系统科学研究的深入，以及控制理论、计算技术、计算机科学与技术的发展而形成的新兴学科。

“仿真是一种基于模型的活动”，它包含了许多学科和领域的知识以及经验[6]。计算机仿真技术是通过计算机来建造工程模型，根据实际情况设定参数，并加以处理。简单的说，仿真就是一种通过定量的分析系统功能，把系统的结构行为构成计算机模型，使之成为与实际系统具有类似性质的仿真系统，然后根据这种仿真系统来了解实际系统的行为[7]。它最大的作用就是在开发系统功能之前对其进行规划和分析，然后根据所得出的结果对系统进行设计和改良，直至系统正式研制成功。即使系统能够成功运行，也要再进行考核和训练性的操作，这样可以确保系统有一个好的工作效率[8]。

2计算机仿真技术的发展趋势

自从计算机仿真技术诞生以来，就受到世界各国的广泛关注和高度重视。当前，计算机仿真技术在国防、能源、交通、航空航天等军事领域和其它领域均得到了广泛的应用。计算机仿真技术起源于美国，后来被多个国家引进和推广，并且将该项技术列为国防军事重点发展的关键技术，由此可见，计算机仿真技术在现代科学技术领域中的地位和作用[9]。

计算机仿真技术主要是随着计算机技术、计算技术、图形图像技术、复杂系统建模技术和专业建模技术的发展而发展的。计算机仿真在其不断进行技术改进的过程中大概经历了以下四个发展阶段[10-11]：

（1）模型试验阶段：在计算机仿真技术出现之初，是以物理模型为基础制造出的模型实验，比较原始，且缺乏深度，无法大范围地应用到社会实际中。

（2）数字化仿真阶段：在这个阶段，可以在计算机上进行演算，但是演算出来的结果只能用文字和图表表达出来，无法让人直观地了解。

（3）图像化仿真阶段：仿真结果一般用丰富的图形图像技术来进行表达；

（4）虚拟现实技术阶段：人们可以利用三维技术和特殊装置将仿真结果以虚拟的形式展示出来。

近年来，随着信息处理技术的突飞猛进，仿真技术也得到了迅速的发展。未来的计算机仿真技术可能会向以下几个方面发展[12]：

（1）分布式的计算机仿真技术：这既是数据分布的需要，也是用分布式计算环境进行并行计算并达到实时显示的手段；

（2）协同式的计算机仿真技术：随着计算机技术的不断应用，可以达到高速协同工作的目的，方便地达到应用共享；

（3）沉浸式的计算机仿真技术：使用沉浸式的计算机技术，更有利于用户对数据获得直观的感受，更好的分析结果；

（4）基于网络环境的计算机仿真技术：网络技术的发展会让计算机仿真技术更快捷和普及。

3计算机仿真技术在机械领域的应用

计算机仿真技术的应用范围涵盖社会生活的诸多方面，并为不同行业的发展