有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真技術(shù)要求編制說明

有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真通用技術(shù)要求編制說明（審定稿）《有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真通用技術(shù)要求》編制組2024年9月一、工作簡況1、任務(wù)來源根據(jù)2022年11月22日，工業(yè)與信息化部《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2022年第三批行業(yè)標(biāo)準制修訂和外文版項目計劃的通知》（工信廳科函[2022]312號）的文件要求，行業(yè)標(biāo)準《有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真通用技術(shù)要求》制定項目由全國有色金屬標(biāo)準化技術(shù)委員會歸口，計劃編號：2022-1578T-YS，項目周期為24個月，完成年限為2024年。由中國恩菲工程技術(shù)有限公司（以下簡稱中國恩菲）主編，中鋁智能科技發(fā)展有限公司、中國科學(xué)院過程工程研究所、中南大學(xué)、天津大學(xué)、北京化工大學(xué)、湖南有色金屬控股集團有限公司、中鋁材料應(yīng)用研究院有限公司、大冶有色金屬有限責(zé)任公司等參加，共同組成《有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真通用技術(shù)要求》編制組，開展標(biāo)準編制工作。根據(jù)《有色金屬行業(yè)智能制造標(biāo)準體系建設(shè)指南（2023年版）》的規(guī)劃，《有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真通用技術(shù)要求》屬于有色金屬行業(yè)智能制造標(biāo)準體系中的“CIC智能工廠-CICC數(shù)字化平臺-CICCD數(shù)字仿真”部分，有色金屬行業(yè)智能制造標(biāo)準體系圖如圖1所示。有色金屬行業(yè)智能制造標(biāo)準體系結(jié)構(gòu)向下延伸形成有色金屬行業(yè)智能制造標(biāo)準體系框架，如圖2所示。圖1有色金屬行業(yè)智能制造標(biāo)準體系結(jié)構(gòu)圖圖2有色金屬行業(yè)智能制造標(biāo)準體系框架圖數(shù)字仿真技術(shù)依靠高性能計算系統(tǒng)，結(jié)合有限元、離散元等概念，通過數(shù)值計算、圖像顯示等手段，實現(xiàn)對工程問題和物理問題以及對自然界有關(guān)問題研究的目的。近些年隨著數(shù)字仿真軟件、超算系統(tǒng)、云平臺計算等技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字仿真技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用范圍越來越廣，有色金屬的采選、冶煉和加工等相關(guān)行業(yè)都有所涉及，與工業(yè)試驗相比，該技術(shù)以較低成本解決了有色金屬行業(yè)科學(xué)研究、設(shè)計、生產(chǎn)、管理等方面存在的大量難題，取得了顯著成果。在我國有色金屬行業(yè)目前還沒有形成完整數(shù)字仿真標(biāo)準的情況下，不同的仿真工程師對于同一有色金屬行業(yè)涉及的流體、結(jié)構(gòu)、電磁、顆粒等仿真問題的仿真分析結(jié)果有一定差異，這時往往需要對整個計算和分析過程進行反復(fù)校核，浪費大量人力物力，這些無增值的重復(fù)勞動使工程師陷入了基礎(chǔ)性分析的泥潭，更不必說再進一步做深入的分析和技術(shù)創(chuàng)新，這一問題極大限制了數(shù)字仿真技術(shù)在我國有色金屬行業(yè)的推廣應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展。因此形成統(tǒng)一的有色金屬數(shù)字仿真技術(shù)標(biāo)準迫在眉睫，尤其在主觀性較強的模型建立、網(wǎng)格劃分、邊界條件處理、計算模型選取等方面亟需形成行業(yè)共識，降低仿真工程師由于自身掌握的相關(guān)專業(yè)知識、軟件掌握能力、對產(chǎn)品本身的理解程度等差異對仿真結(jié)果的影響，為實現(xiàn)仿真過程的科學(xué)管理奠定基礎(chǔ)。通過有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真技術(shù)規(guī)范的建立，一是可以用以指導(dǎo)、規(guī)范仿真工程師在技術(shù)上保持高度的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，建立穩(wěn)定的秩序，促進仿真技術(shù)全面有序健康發(fā)展，使其更加廣泛地應(yīng)用于有色金屬行業(yè)科學(xué)研究、設(shè)計、生產(chǎn)和管理；二是可以形成自身的知識積累，便于其他仿真工程師快速進入標(biāo)準的工作流程中，使仿真工作更加高效、快捷和準確；最后標(biāo)準化是科研、生產(chǎn)、使用三者之間的橋梁，將有色金屬數(shù)字仿真技術(shù)過程獲得的成果標(biāo)準化，使仿真技術(shù)在有色金屬行業(yè)迅速推廣和應(yīng)用，從而促進整個有色金屬行業(yè)的科技進步。本標(biāo)準著眼于解決有色金屬數(shù)字仿真過程不規(guī)范、認識不統(tǒng)一、結(jié)果差異等問題，切實推進仿真技術(shù)在有色金屬行業(yè)應(yīng)用。針對有色金屬行業(yè)特點，總結(jié)以往的仿真分析經(jīng)驗、參照試驗數(shù)據(jù)、借鑒其它行業(yè)相關(guān)標(biāo)準，制定出適用于我國的有色金屬數(shù)字仿真技術(shù)標(biāo)準，其制定能夠補充有色金屬數(shù)字仿真技術(shù)標(biāo)準的缺失，形成完整的有色金屬行業(yè)標(biāo)準體系，規(guī)范數(shù)字仿真技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，使有色金屬數(shù)字仿真技術(shù)有章可循，有法可依，推動數(shù)字仿真技術(shù)和相關(guān)系統(tǒng)規(guī)范開發(fā)、快速發(fā)展。2、標(biāo)準起草單位、編制成員及其工作職責(zé)本標(biāo)準由中國恩菲工程技術(shù)有限公司牽頭，中鋁智能科技發(fā)展有限公司、中國科學(xué)院過程工程研究所、中南大學(xué)、天津大學(xué)、北京化工大學(xué)、湖南有色金屬控股集團有限公司、中鋁材料應(yīng)用研究院有限公司、大冶有色金屬有限責(zé)任公司等參加編制。3、主要工作過程標(biāo)準制訂計劃任務(wù)正式下達后，中國恩菲工程技術(shù)有限公司、中鋁智能科技發(fā)展有限公司、中國科學(xué)院過程工程研究所、中南大學(xué)、天津大學(xué)、北京化工大學(xué)、湖南有色金屬控股集團有限公司、中鋁材料應(yīng)用研究院有限公司、大冶有色金屬有限責(zé)任公司立即組織召開了碰頭會，成立了標(biāo)準編制組，初步確定了任務(wù)分工及進度計劃：中國恩菲牽頭，負責(zé)資料收集、匯總、執(zhí)筆，中鋁智能科技發(fā)展有限公司、中國科學(xué)院過程工程研究所、中南大學(xué)、天津大學(xué)、北京化工大學(xué)、湖南有色金屬控股集團有限公司、中鋁材料應(yīng)用研究院有限公司、大冶有色金屬有限責(zé)任公司等負責(zé)提供標(biāo)準編制相關(guān)資料、技術(shù)支持；在標(biāo)準編制過程中，可逐步吸收行業(yè)其他生產(chǎn)單位加入標(biāo)準編制組。2022年11月到2023年4月：項目的立項、啟動和技術(shù)準備階段。2023年4月到2023年8月：編制并討論標(biāo)準討論稿。2023年8月，有色金屬標(biāo)準委員會組織召開《有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真通用技術(shù)要求》討論會，針對標(biāo)準討論稿提出修改意見。2023年9月到2024年5月：編制組對標(biāo)準預(yù)審稿進行逐條討論，形成標(biāo)準征求意見稿。2024年5月到2024年6月：在行業(yè)廣泛征求意見，并進行意見的匯總處理，形成標(biāo)準送審稿。2024年7月：有色金屬標(biāo)準委員會組織召開《有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真通用技術(shù)要求》預(yù)審會，針對標(biāo)準預(yù)審稿提出修改意見。二、標(biāo)準編制原則和確定標(biāo)準主要內(nèi)容1、編制原則編制過程中遵循如下原則：（1）一致性原則標(biāo)準應(yīng)該與以下內(nèi)容協(xié)調(diào)一致：a）智能制造標(biāo)準體系要求；b）相關(guān)法律、法規(guī)、政策、標(biāo)準、管理辦法。（2）全面系統(tǒng)a）涵蓋有色金屬行業(yè)數(shù)字化仿真全過程；b）全面、系統(tǒng)建立有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真技術(shù)要求；c）本標(biāo)準可與智能制造標(biāo)準體系中的其他標(biāo)準豐富智能制造標(biāo)準體系。（3）突出行業(yè)特點標(biāo)準突出有色金屬行業(yè)的特點，重點關(guān)注有色金屬行業(yè)的采礦廠、選礦廠、冶煉廠、加工廠等涉及的相關(guān)設(shè)備、部件或工藝流程數(shù)字化仿真工作的實施過程。（4）適用可操作a）對有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真過程全流程進行規(guī)范說明，保證標(biāo)準內(nèi)容的完整性和適用性；b）立足有色金屬行業(yè)實際和智能制造標(biāo)準體系的要求，確保標(biāo)準的可操作性。2、數(shù)字仿真分析流程規(guī)定數(shù)字化仿真應(yīng)建立規(guī)范的仿真工作流程，包括仿真方案制定、仿真建模、仿真計算、仿真分析、結(jié)果評估、結(jié)果輸出等。3、國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準研究國際上尚未制訂專門針對有色金屬數(shù)字仿真的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準。國際上現(xiàn)存的與仿真相關(guān)的標(biāo)準大都是針對特定的研究對象而提出的，如美國航空航天學(xué)會AIAAG-077-1998(2002)《GuidefortheVerificationandValidationofComputationalFluidDynamicsSimulations》，美國機械工程師協(xié)會ASMEV&V102006《GuideforVerificationandValidationinComputationalSolidMechanicsfirstissuance》，ASMEV&V20-2009《StandardforVerificationandValidationinComputationalFluidDynamicsandHeatTransfer》，以及ASMEV&V10.1-2012《AnIllustrationoftheConceptsofVerificationandValidationinComputationalSolidMechanics》，國際標(biāo)準化組織ISO/TR16730-3:2013《Firesafetyengineering—Assessment,verificationandvalidationofcalculationmethodsPart3:ExampleofaCFDmodel》，ISO/TS10303-1375:2014《Industrialautomationsystemsandintegration—Productdatarepresentationandexchange—Part1375:Applicationmodule:CFDconditions、Part1376:Applicationmodule:CFDequations、Part1377:Applicationmodule:CFDmodel、Part1378:Applicationmodule:CFDresults》，ISO/TS18166:2016《NumericalWeldingSimulation—ExecutionandDocumentation》，ISO/TS10303-1379:2019《Industrialautomationsystemsandintegration—Productdatarepresentationandexchange—Part1379:Applicationmodule:CFDspecifiedgeneralproperty》，德國標(biāo)準化學(xué)會DINEN15026《Hygrothermalperformanceofbuildingcomponentsandbuildingelements—Assessmentofmoisturetransferbynumericalsimulation》，這些標(biāo)準分別針對航空航天、機械工程、消防安全工程、工業(yè)自動化等行業(yè)的數(shù)字仿真過程中涉及到的流體、結(jié)構(gòu)以及傳熱問題的求解進行了規(guī)范，并得到了廣泛的認可。截至目前，以美國為首的西方國家在建立了仿真體系的基礎(chǔ)上，強化仿真標(biāo)準規(guī)范制定，建設(shè)通用化資源模型，支撐了本國仿真體系的迭代發(fā)展。我國在仿真標(biāo)準方面的工作還很缺失，直到近幾年在與國外企業(yè)的合作交流中才逐漸意識到仿真標(biāo)準的重要性，在此基礎(chǔ)上逐步開展我國建模與仿真過程的標(biāo)準化研究，通過各方努力逐漸形成了GB/Z28283-2012《熱加工工藝仿真與模擬技術(shù)導(dǎo)則》，GB/T31054-2014《機械產(chǎn)品計算機輔助工程有限元數(shù)值計算術(shù)語》，GB/T33582-2017《機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析通用規(guī)則》，GB/T38918-2020《民用飛機起落架結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真》，NB/T31066-2015《風(fēng)電機組電氣仿真模型建模導(dǎo)則》，NB/T31075-2016《風(fēng)電場電氣仿真模型建模及驗證規(guī)程》，TB/T3503.4-2018《鐵路應(yīng)用空氣動力學(xué)第4部分：列車空氣動力學(xué)性能數(shù)值仿真規(guī)范》，SJ21313-2018《電子裝備結(jié)構(gòu)動力學(xué)仿真分析通用要求》，QJ20060-2011《基于ADAMS的機構(gòu)動力學(xué)仿真通用要求》，YY/T0859-2011《均勻徑向載荷下金屬血管支架有限元分析方法指南》，YY/T1714-2020《非組合式金屬髖關(guān)節(jié)股骨柄有限元分析標(biāo)準方法》等仿真相關(guān)的國家或行業(yè)標(biāo)準，此外還有正在批準中的國家標(biāo)準計劃20171020-T-604《高海拔電氣設(shè)備電場分布有限元計算導(dǎo)則》。以上標(biāo)準的制定和實施為相關(guān)行業(yè)仿真人員、測試評估人員、仿真使用人員和機構(gòu)提供了指導(dǎo)，促進了行業(yè)仿真水平和質(zhì)量的提高，有色金屬數(shù)字仿真技術(shù)標(biāo)準目前仍暫缺。由于數(shù)字仿真技術(shù)具有強烈的行業(yè)和企業(yè)特點，各行業(yè)之下細分專業(yè)學(xué)科眾多，并無一個標(biāo)準可適用于所有專業(yè)學(xué)科，即使同一學(xué)科，因采用不同仿真分析軟件，以及具體的分析對象間存在差別，也不存在同一標(biāo)準放之四海而皆準的可能。因此，制定出適用于我國的有色金屬數(shù)字仿真技術(shù)標(biāo)準是十分必要的?！队猩饘傩袠I(yè)數(shù)字仿真通用技術(shù)要求》的編制可以借鑒上述標(biāo)準編制中的先進經(jīng)驗，由于以上標(biāo)準是綜合考慮國內(nèi)外體制而建立的，加之其具有極強的行業(yè)特點，在實際編制過程中還需結(jié)合我國有色金屬行業(yè)的自身特點進行吸納。4、有色金屬行業(yè)數(shù)字化仿真現(xiàn)狀調(diào)研對于有色金屬行業(yè)采選、冶煉和加工相關(guān)設(shè)備或工藝的研究，傳統(tǒng)研究方法主要為實驗室研究和工廠測試。實驗室規(guī)模的研究由于和實際生產(chǎn)存在巨大差異，同時也受限于測試條件的限制，無法實際指導(dǎo)工廠生產(chǎn)；而工廠的現(xiàn)場生產(chǎn)，一般需要長時間的運行調(diào)試，積累測試數(shù)據(jù)，成本高，時間周期長。在實際的生產(chǎn)過程中，通常需要依靠工人長期積累的經(jīng)驗來調(diào)控生產(chǎn)，這種依賴人工經(jīng)驗的調(diào)控方式，會帶來較大的盲目性和滯后性。隨著市場競爭對產(chǎn)能和質(zhì)量的控制以及數(shù)字化、智能化控制日益強烈的需求，傳統(tǒng)的研究方法已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)今日益復(fù)雜的采礦、選礦、冶金等專業(yè)的工業(yè)設(shè)備。近些年隨著數(shù)字仿真軟件、超算系統(tǒng)、云平臺計算等技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字仿真技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用范圍越來越廣，有色金屬的采選、冶煉和加工等相關(guān)行業(yè)都有所涉及。隨著經(jīng)濟發(fā)展對礦產(chǎn)資源需求的不斷增長，在目前采礦礦井通風(fēng)設(shè)計、箕斗提升、選礦設(shè)備大型化研究開發(fā)過程中，數(shù)字仿真技術(shù)已經(jīng)成為關(guān)鍵的技術(shù)手段之一，并且有著舉足輕重的作用。通過仿真技術(shù)對礦井通風(fēng)、箕斗提升多體動力學(xué)進行分析和研究，可以實現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)、箕斗提升過程的高度仿真，開發(fā)超大規(guī)模超深井提升技術(shù)及裝備。應(yīng)用仿真系統(tǒng)輔助礦井系統(tǒng)優(yōu)化改造，確保通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，有效提高了礦井的抗災(zāi)能力。對選礦設(shè)備內(nèi)多相流動過程進行研究，可以更好地了解選礦機制，優(yōu)化選礦條件，提高選礦效率。針對選礦過程，開展的相關(guān)數(shù)字仿真工作包括選礦設(shè)備的靜力學(xué)和動力學(xué)分析，為設(shè)備的改進和優(yōu)化工作提供指導(dǎo)；針對內(nèi)部流場和礦物顆粒的運動情況，開展了氣-液兩相和氣-液-固三相流動的仿真分析，實現(xiàn)對選礦過程流場的分析，為操作條件的優(yōu)化調(diào)節(jié)提供理論依據(jù)?；鸱ㄒ睙捠亲顐鹘y(tǒng)的冶煉方法，由于受到現(xiàn)場條件和測試技術(shù)手段的限制，對冶煉爐內(nèi)的分析工作十分困難，通常僅有少量的溫度、壓力測量點，無法對各工況下導(dǎo)致冶金工業(yè)爐不良反應(yīng)情況的特征進行及時判斷，繼而不能做到提前干預(yù)，最終導(dǎo)致生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差等，限制了生產(chǎn)效率。目前數(shù)字仿真技術(shù)在各類冶煉爐中都已經(jīng)有較為廣泛的應(yīng)用，比較典型的如熔池熔煉爐，包括側(cè)吹爐、底吹爐、頂吹爐，閃速爐等。對于熔池熔煉爐，通過仿真分析噴槍浸入深度、噴槍高度、熔池液面高度、噴槍孔徑和氣體流量等對噴吹過程的影響，為爐體的設(shè)計及操作條件的優(yōu)化調(diào)控提供數(shù)據(jù)支撐。對于閃速爐，其內(nèi)部主要為氣體-顆粒的非均相反應(yīng)體系，涉及顆粒-流體-傳熱-化學(xué)反應(yīng)等過程的耦合，相關(guān)的仿真工作主要針對閃速熔煉/閃速吹煉爐內(nèi)的顆粒運行軌跡、爐內(nèi)溫度分布、速度分布、顆粒停留時間等進行分析研究，同時通過調(diào)整不同的加料量、風(fēng)量等，探索最佳操作條件。開展冶金工業(yè)爐的數(shù)字仿真研究，可以實現(xiàn)對冶金工業(yè)爐內(nèi)流動、傳熱、傳質(zhì)、顆粒相、化學(xué)反應(yīng)問題的分析，為優(yōu)化設(shè)計、新工藝開發(fā)、生產(chǎn)過程優(yōu)化提供一個有效的研究手段。濕法冶煉具有流程簡單、過程組合方案多、生產(chǎn)成本低、規(guī)模靈活的優(yōu)點，使其在有色金屬冶煉中扮演著越來越重要的作用。目前，約90%的鋅和20%的銅是通過濕法冶煉提取。數(shù)字仿真是研究和優(yōu)化濕法冶煉過程的一種成本較低、效率較高的方法，在濕法冶煉的重要設(shè)備或工藝過程中有著重要的應(yīng)用。如浸出設(shè)備攪拌反應(yīng)釜內(nèi)的液-固兩相流動過程的仿真分析，萃取設(shè)備內(nèi)的流體力學(xué)行為及混合與分相等情況的仿真分析等，對濕法冶煉設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝條件優(yōu)化都具有重要的指導(dǎo)作用，為濕法冶煉開發(fā)更為經(jīng)濟有效的生產(chǎn)工藝助力。在研究和開發(fā)中引入數(shù)字仿真技術(shù)，可為傳統(tǒng)工業(yè)實驗節(jié)約成本，極大縮短實驗及研發(fā)周期。與工業(yè)試驗相比，該技術(shù)以較低成本解決了有色金屬行業(yè)科學(xué)研究、設(shè)計、生產(chǎn)、管理等方面存在的大量難題，取得了顯著成果。在我國有色金屬行業(yè)目前還沒有形成完整數(shù)字仿真標(biāo)準的情況下，不同的仿真工程師對于同一有色金屬行業(yè)涉及的流體、結(jié)構(gòu)、電磁、顆粒等仿真問題的仿真分析結(jié)果有一定差異，這時往往需要對整個計算和分析過程進行反復(fù)校核，浪費大量人力物力，這些無增值的重復(fù)勞動使工程師陷入了基礎(chǔ)性分析的泥潭，更不必說再進一步做深入的分析和技術(shù)創(chuàng)新，這一問題極大限制了數(shù)字仿真技術(shù)在我國有色金屬行業(yè)的推廣應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展。因此形成統(tǒng)一的有色金屬數(shù)字仿真技術(shù)標(biāo)準迫在眉睫。通過《有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真通用技術(shù)要求》的建立，一是可以用以指導(dǎo)、規(guī)范仿真工程師在技術(shù)上保持高度的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，建立穩(wěn)定的秩序，促進仿真技術(shù)全面有序健康發(fā)展，使其更加廣泛地應(yīng)用于有色金屬行業(yè)科學(xué)研究、設(shè)計、生產(chǎn)和管理；二是可以形成自身的知識積累，便于其他仿真工程師快速進入標(biāo)準的工作流程中，使仿真工作更加高效、快捷和準確；最后標(biāo)準化是科研、生產(chǎn)、使用三者之間的橋梁，將有色金屬數(shù)字仿真技術(shù)過程獲得的成果標(biāo)準化，使仿真技術(shù)在有色金屬行業(yè)迅速推廣和應(yīng)用，從而促進整個有色金屬行業(yè)的科技進步。5、標(biāo)準主要內(nèi)容本標(biāo)準設(shè)置了7個章節(jié)內(nèi)容，具體包括：5.1范圍本文件適用于指導(dǎo)有色金屬行業(yè)采選、冶煉和加工相關(guān)設(shè)備、部件、系統(tǒng)或工藝流程數(shù)字仿真的實施過程，具體包括有色金屬行業(yè)涉及的流體仿真、結(jié)構(gòu)仿真、電磁場仿真、顆粒相仿真、多物理場耦合仿真、系統(tǒng)仿真等方向。說明：文件范圍規(guī)定了本文件適用范圍為有色金屬行業(yè)采選、冶煉和加工領(lǐng)域相關(guān)設(shè)備、部件、系統(tǒng)或工藝流程數(shù)字仿真的實施過程。5.2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB3100國際單位制及其應(yīng)用GB3101有關(guān)量、單位和符號的一般原則GB/T31054-2014機械產(chǎn)品計算機輔助工程有限元數(shù)值計算術(shù)語GB/T33582-2017機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析通用規(guī)則GB/T39334.1-2020機械產(chǎn)品制造過程數(shù)字化仿真第1部分：通用要求說明：主要從術(shù)語和定義、單位制選擇要求、網(wǎng)格劃分技術(shù)要求等方面引用相關(guān)文件。5.3術(shù)語和定義根據(jù)GB/T31054-2014、GB/T39334.1-2020對數(shù)字化仿真、流體仿真、結(jié)構(gòu)仿真、電磁場仿真、顆粒相仿真、多物理場耦合仿真、系統(tǒng)仿真相關(guān)術(shù)語作出規(guī)定。說明：結(jié)合已發(fā)布的機械產(chǎn)品制造過程數(shù)字化仿真第1部分：通用要求等規(guī)范給出了系統(tǒng)仿真的術(shù)語和定義；結(jié)合行業(yè)內(nèi)專家共識和意見給出了數(shù)字仿真的術(shù)語和定義。5.4總體框架對有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真的總體框架作出規(guī)定。有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真通過工藝流體仿真、結(jié)構(gòu)仿真、電磁場仿真、顆粒相仿真、多物理場耦合仿真及系統(tǒng)仿真技術(shù)，實現(xiàn)對有色金屬生產(chǎn)復(fù)雜條件相互疊加下設(shè)備的工藝數(shù)據(jù)分析，對有色生產(chǎn)工藝、設(shè)備提供優(yōu)化解決方案。說明：本條確定了有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真工作的總體框架，涵蓋了有色金屬行業(yè)流體仿真、結(jié)構(gòu)仿真、電磁場仿真、顆粒相仿真、多物理場耦合仿真、系統(tǒng)仿真等數(shù)字仿真方向?；谟猩饘傩袠I(yè)采選、冶煉和加工等過程的相關(guān)設(shè)備模型和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可以開展流體仿真、結(jié)構(gòu)仿真、電磁場仿真、顆粒相仿真、多物理場耦合仿真等，設(shè)備和生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以為仿真的準確性驗證及模型修正提供數(shù)據(jù)支撐。流體仿真、結(jié)構(gòu)仿真、電磁場仿真、顆粒相仿真、多物理場耦合仿真等為系統(tǒng)仿真提供設(shè)備機理說明和數(shù)據(jù)模型，為系統(tǒng)仿真的參數(shù)選取、輸入輸出數(shù)據(jù)關(guān)系提供支撐，系統(tǒng)仿真結(jié)合流體仿真、結(jié)構(gòu)仿真、電磁場仿真、顆粒相仿真、多物理場耦合仿真等的仿真結(jié)果進行機理模型設(shè)置及數(shù)據(jù)關(guān)系擬合。單體設(shè)備的流體仿真、結(jié)構(gòu)仿真、電磁場仿真、顆粒相仿真、多物理場耦合仿真為生產(chǎn)工藝及設(shè)備優(yōu)化提供解決方案，工程方案比選、驗證、放大論證，及非常規(guī)難題解決方案等，系統(tǒng)仿真通過模擬、預(yù)測、優(yōu)化等提供生產(chǎn)決策方案，為實際生產(chǎn)提供決策支撐。5.5基本流程本條確定了有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真的基本流程，主要包括仿真方案制定、仿真建模、仿真計算、仿真分析、結(jié)果評估、結(jié)果輸出。說明：通過對有色金屬行業(yè)仿真項目的調(diào)研和總結(jié)，結(jié)合通用仿真技術(shù)的基本實施流程，確定有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真的基本流程一般包括仿真方案制定、仿真建模、仿真計算、仿真分析、結(jié)果評估和結(jié)果輸出。在有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真工作開始之前，需要先根據(jù)分析的對象、研究目標(biāo)等確定仿真分析的技術(shù)路線，為仿真建模過程模型的選擇提供依據(jù)；仿真建模過程包含了幾何模型的構(gòu)建、網(wǎng)格劃分、定解條件等；仿真計算過程即根據(jù)建立的仿真模型，選擇合適的計算方法和設(shè)置，開展計算過程；計算完成后需要根據(jù)具體的問題對不同類型的結(jié)果進行仿真分析；通過結(jié)果評估判斷仿真結(jié)果滿足要求與否，如果結(jié)果滿足要求則結(jié)束仿真計算將仿真結(jié)果輸出，如果結(jié)果不滿足要求，則對模型進行修正或改進方案后重新進行仿真。5.6一般要求本條確定了有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真的一般要求。說明：參照GB/T39334.1-2020的有關(guān)規(guī)定，并結(jié)合有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真的特點，提出了三條要求。一是要求進行仿真結(jié)果可靠性和準確性驗證與確認，以保證仿真結(jié)果可以真實反映實際生產(chǎn)情況，為設(shè)備及生產(chǎn)工藝優(yōu)化提供支撐；二是對仿真過程的驅(qū)動數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)來源）進行了要求，仿真過程應(yīng)基于文獻數(shù)據(jù)、實驗數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行，由上述數(shù)據(jù)驅(qū)動，才能反映真實情況；三是對仿真結(jié)果提出了要求，仿真結(jié)果應(yīng)滿足工程項目的要求。5.7詳細要求本條是標(biāo)準的核心內(nèi)容，規(guī)定了有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真各流程內(nèi)容的詳細要求。包括仿真方案制定、仿真建模、仿真計算、仿真分析、結(jié)果評估、結(jié)果輸出各個方面的具體要求。5.7.1仿真方案制定本條內(nèi)容規(guī)定了有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真工作仿真方案的制定。說明：在進行有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真工作之前根據(jù)設(shè)備或工藝的工藝信息，形成仿真方案，為仿真工作的實施提供依據(jù)。在仿真方案批準后，應(yīng)按照仿真方案進行數(shù)字仿真工作。結(jié)合數(shù)字仿真工作實際實施過程，對仿真方案的內(nèi)容進行了明確，包括確定仿真目標(biāo)，確定仿真內(nèi)容，制定仿真分析的技術(shù)路線。5.7.2仿真建模本條內(nèi)容規(guī)定了有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真建模的關(guān)鍵要素和技術(shù)要求。說明：仿真建模過程復(fù)雜且繁瑣，涉及到多個關(guān)鍵要素：幾何模型、網(wǎng)格劃分、定解條件、模型檢查、空間結(jié)構(gòu)類型、材料要素等。結(jié)合已發(fā)布的GB3100、GB3101、GB/T33582-2017，各類數(shù)字仿真技術(shù)的共性特點及有色金屬行業(yè)特點，對有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真建模進行要求和規(guī)范。幾何模型應(yīng)簡潔準確地表達幾何信息，并進行合理簡化。網(wǎng)格疏密分布對計算結(jié)果會帶來很大的影響，GB/T33582-2017中對機械產(chǎn)品有限元分析網(wǎng)格劃分、網(wǎng)格疏密程度控制等進行了要求，有色金屬行業(yè)相關(guān)設(shè)備等結(jié)構(gòu)仿真網(wǎng)格劃分應(yīng)符合GB/T33582-2017的要求，在流體仿真中，網(wǎng)格在大壓力梯度和速度梯度區(qū)域，如：邊界層、剪切層、大漩渦結(jié)構(gòu)、駐點區(qū)、回流區(qū)、尾跡區(qū)等應(yīng)保證網(wǎng)格足夠精細。具體到有色冶金行業(yè)，在冶煉爐噴槍、閃速爐噴嘴、余熱鍋爐掛屏等區(qū)域需要進行網(wǎng)格細化，確保能夠較準確反映流場的變化。合理的定解條件將加快仿真計算的收斂速度，因此應(yīng)保證定解條件合理且符合實際情況。結(jié)合系統(tǒng)仿真特點，對仿真空間結(jié)構(gòu)進行了要求和規(guī)范：仿真空間結(jié)構(gòu)在選擇時應(yīng)充分考慮仿真的目的及元素特點，在滿足仿真需求的基礎(chǔ)上，盡量縮小空間范圍，以提升整體的仿真效率和準確度。不同的仿真類型對材料要素或?qū)傩缘囊蟛煌谶M行有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真時，需要根據(jù)仿真類型和具體問題進行材料要素的說明和參數(shù)的選取。5.7.3仿真計算本條內(nèi)容規(guī)定了有色金屬行業(yè)涉及的仿真計算方法與計算硬件要求。說明：通過總結(jié)有色金屬行業(yè)不同數(shù)字仿真分析類型的特點及共性，分別對有色金屬行業(yè)系統(tǒng)仿真和除系統(tǒng)仿真外的其他仿真計算方法進行要求和規(guī)范。同時結(jié)合仿真類型特點和實際仿真調(diào)研，對不同數(shù)字仿真類型如何選擇計算硬件進行了建議。5.7.4仿真分析本條規(guī)定了有色金屬行業(yè)流體仿真、結(jié)構(gòu)仿真、電磁場仿真、顆粒相仿真、系統(tǒng)仿真分析的關(guān)鍵要素和技術(shù)要求。不同仿真類型的研究對象和分析方法不同，在進行有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真時，需要根據(jù)仿真分析的目標(biāo)確定具體的分析內(nèi)容。說明：根據(jù)不同仿真分析類型的特點，結(jié)合有色金屬行業(yè)特點，對不同類型有色金屬行業(yè)數(shù)字仿真需要分析的關(guān)鍵要素分別進行了要求和規(guī)范。在進行流體仿真時，通常需要進行云圖（速度、壓強、溫度等）、速度矢量圖分析；結(jié)構(gòu)仿真通常需要進行應(yīng)力、應(yīng)變云圖分析、位移分析、失效分析等；電磁場分析通常需要進行云圖（磁感性強度、加熱功率表密度等）分析、矢量圖（電磁力、電流度等）分析及電感、電容、阻抗分析等；顆粒相仿真通常需要進行顆粒運行軌跡分析、顆粒運動速度分析、相互作用力矢量分析等；系統(tǒng)仿真通常需要進行資源配置分析、工藝流程分析、經(jīng)濟性分析等?？偨Y(jié)了有色金屬行業(yè)典型場景推薦進行的仿真分析方向。5.7.5結(jié)果評估規(guī)定了仿真分析完成后對結(jié)果的正確性、求解精度的評價指標(biāo)和評估方法。說明：理論上，基于通用要求建模得出的計算結(jié)果應(yīng)具有滿足通用要求的精度，但實際工作中不可避免會有紕漏存在，因此需要進行結(jié)果評估。結(jié)果評估是否滿足要求，將決定仿真分析的下一步流程：如果結(jié)果評估不滿足要求，則需要對仿真方案或模型進行修正，并再次進行仿真分析；如果結(jié)果評估滿足要求，則可以將分析結(jié)果進行輸出。結(jié)果評估可參