更新test_mql迁移状态文档
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# test_mql
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本目录记录从 AMESim 模型 `test_mql.ame` 迁移到 `PythonModels` 的当前状态。
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本目录记录 AMESim 模型 `test_mql.ame` 向 `PythonModels` 迁移时使用的源模型信息、结果对齐约定和当前进度。
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## 模型命名
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## 目标
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- 仓库内模型名：`test_mql`
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- Python 系统类：`TestMqlSystem`
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- Python 配置解析类：`TestMqlConfig`
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- Python 运行入口：`PythonModels/scripts/run_test_mql.py`
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迁移目标不是复制 AMESim `.results` 中的观测值，而是建立真实的 Python 仿真链路：
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## 源文件
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`组件方程 -> SimulationNetwork/系统装配 -> closure -> snapshot/端口写回 -> RHS -> solver -> reporting/comparison`
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Python 输出只有通过 AMESim baseline 对比后才能作为数值一致性依据。duplicate、反号或派生观测可以用于验证端口方向，但不能替代组件方程和网络闭合。
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## 模型与源数据
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- AMESim 源模型：`AmesimModels/test_mql.ame`
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- 该 `.ame` 文件本质是一个 tar 包，内部包含 `test_mql_.cir`、`test_mql_.param`、`test_mql_.modelinfo`、`test_mql_.sim`、`test_mql_.data`、`test_mql_.results`、`test_mql_.var` 等文件。
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- `test_mql_.results` 是 AMESim 主时序结果文件；`test_mql_.data` 是配套结果/数据文件。
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## 当前新增文件
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- `PythonModels/systems/test_mql.py`
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- 记录 AMESim 组件清单、全局参数、子模型分布、连接拓扑和 AMESim modelinfo 状态数。
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- 当前是结构化 Python 迁移骨架，不是完整 AMESim 物理方程复刻。
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- `PythonModels/systems/test_mql_config.py`
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- 提供 `TestMqlConfig.from_amesim_specs()`。
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- 负责把 AMESim 全局参数和组件参数解析成后续可用的 Python 配置对象。
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- `test_mql` 默认工质已按 AMESim 模型确认设为氦气。
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- 已支持常量、全局参数引用、四则运算、括号和 AMESim 风格的 `^` 指数表达式。
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- 非数值文本会保留为 `None`，后续按具体子模型显式处理。
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- `PythonModels/scripts/run_test_mql.py`
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- 提供独立运行入口。
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- 当前输出结构摘要和基础序列，后续逐步接入真实物理方程。
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- `tests/test_test_mql_structural.py`
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- 保护组件数、连接数、状态数、全局参数和关键子模型计数。
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- `tests/test_test_mql_config.py`
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- 保护全局参数解析、AMESim 表达式解析、按子模型分组、默认氦气工质和典型组件参数解析。
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- `PythonModels/core/peng_robinson.py`
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- 提供 Peng-Robinson 状态方程小物性库。
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- 当前覆盖压缩因子、摩尔体积、密度和由密度反算压力。
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- 已内置 `HELIUM_PR`，供 `test_mql` 默认使用。
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- `PythonModels/components/amesim_pneumatic.py`
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- 提供 `test_mql` 后续会用到的 AMESim 气动组件原语。
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- 当前包含氦气 PR 压力闭合的气动容腔、标准可压缩孔口流量、单位换算 helper。
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- 这层仍是首版近似原语，后续必须通过 AMESim 结果对齐修正。
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- `PythonModels/reporting/amesim_results.py`
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- 直接解析 `.ame` 包内的 AMESim 二进制结果。
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- 当前已确认 `test_mql_.results` 结构为：2 个 int32 头字段、1116 个保存变量映射、1002 行 `time + 1116变量` 的 double 时序矩阵，以及尾部 `time + 1278变量终值`。
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- `tests/test_amesim_results.py`
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- 保护 `test_mql_.results` 的时间轴、变量数量、Data_Path 映射和典型样本值。
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- `PythonModels/reporting/test_mql_comparison.py`
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- 提供 `test_mql` 专用的 AMESim/Python 时序对齐工具。
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- 按 AMESim `Data_Path` 做时间插值、最大绝对误差、平均绝对误差、最大相对误差和终值误差统计。
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- 可导出 `test_mql_amesim_baseline.csv` 和 `test_mql_amesim_comparison.csv`，供后续组件方程校验使用。
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- `tests/test_test_mql_comparison.py`
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- 保护 AMESim 原始序列零误差对齐、粗时间步插值、偏移误差统计、缺失变量报错和 CSV 输出。
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- `PythonModels/systems/test_mql_pneumatic.py`
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- 把 AMESim 配置中的 `PNCH023`、`PNCH012`、`PNOR001`、`PNVO001` 装配成 Python 气动对象。
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- 当前覆盖 4 个固定气室、8 个变容气室、8 个固定孔口、8 个可变孔口，alias 沿用 AMESim 原名。
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- 初始压力按 AMESim 全局参数 `P0=153 bar` 和大气压 `1.013 bar` 转成 `15198700 Pa`。
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- `tests/test_test_mql_pneumatic.py`
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- 保护气动装配数量、alias、氦气工质、气室体积、孔口面积/流量系数和基础质量流量计算。
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- `PythonModels/reporting/test_mql_variables.py`
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- 建立 AMESim `Data_Path` 到信号名、组件/连接 alias、owner 类型和子模型的变量目录。
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- 当前 1100 个有 `Data_Path` 的变量全部可归属，其中组件变量 712 个、连接/管路变量 388 个。
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- `tests/test_test_mql_variables.py`
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- 保护变量目录覆盖率、组件变量映射、连接变量映射、子模型计数和非法 `Data_Path` 报错。
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- `PythonModels/systems/test_mql_lines.py`
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- 把 AMESim `CONNECTION_SPECS` 中的管路连接装配成 Python 管路目录。
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- 当前覆盖 `PNL0001` 20 条、`PNL0002` 8 条、`PNL0003` 8 条、`PNL00R` 4 条，共 40 条。
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- 保留 `pneumatic_*` alias、源/目标组件端口、`C-R`/`R-C-R`/`C-R-C`/`R` 模式和对应 `Data_Path`。
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- `tests/test_test_mql_lines.py`
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- 保护管路数量、拓扑端口、管路模式、典型 `Data_Path` 和子模型分组。
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- `PythonModels/systems/test_mql_mechanical.py`
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- 把 AMESim 配置中的 `PNRP17`、`MECMAS21`、`LSTP00A`、`LMECHN1` 等机械相关组件装配成 Python 参数目录。
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- 当前覆盖 8 个气动活塞、10 个质量/端止动、8 个弹性端止动、2 个机械节点、16 个零力源和 2 个力连接器。
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- 保留 AMESim alias 和对应 `Data_Path`，并把直径、刚度、阻尼、穿透距离等参数换算到 SI 单位。
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- `tests/test_test_mql_mechanical.py`
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- 保护机械组件数量、活塞面积、质量端止动参数、载荷质量行程限制、弹性端止动参数、机械节点端口数、单位换算，以及 8 个活塞/8 个弹性端止动的 AMESim 末端样本对齐。
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- `PythonModels/components/amesim_mechanical.py`
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- 提供 AMESim 机械侧小原语，当前覆盖 `PNRP17` 活塞腔几何和 `LSTP00A` 弹性端止动接触力。
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- 活塞腔长度、体积、体积变化率已用 `length@pn_brp2_*`、`vol1@pn_brp2_*`、`vvol1@pn_brp2_*` 的 AMESim 样本校验。
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- 端止动接触力已按 `gap@elasticendstop_*`、`f1@elasticendstop_*` 和阻尼速度样本校验。
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- `tests/test_amesim_mechanical_components.py`
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- 保护机械原语单位换算、活塞几何、活塞体积变化率和弹性端止动接触力。
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## 物性约定
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AMESim 模型中 `test_mql` 使用氦气，Python 侧当前通过 `HELIUM_PR` 使用 Peng-Robinson 状态方程计算气体压缩因子和密度。当前物性层先覆盖状态方程相关量，完整焓/内能偏差函数后续在接气室能量方程时再补。
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## 当前提取结果
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- 组件数：117
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- 连接数：84
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- AMESim 连续状态数：132
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- AMESim 离散状态数：24
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- Python 系统类：`PythonModels.systems.test_mql.TestMqlSystem`
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- 结构运行入口：`PythonModels/scripts/run_test_mql.py`
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- 132 状态比较入口：`PythonModels/scripts/run_test_mql_full_state_comparison.py`
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- AMESim 组件数：117
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- LINE 连接数：84
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- 连续状态数：132
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- 离散状态数：24
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- 全局参数：`D1=20`、`D2=20`、`D3=14`、`P0=153`、`Pdq=1`、`V=15`、`cf=0.45`
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主要 AMESim 子模型分布：
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`.ame` 文件是 tar 包，迁移和校验主要使用其中的：
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- `F000`: 16
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- `PNPL01`: 16
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- `MECMAS21`: 10
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- `PNRP17`: 8
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- `LSTP00A`: 8
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- `PNCH012`: 8
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- `PNOR001`: 8
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- `PN3NODE2`: 8
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- `P4NODE2`: 8
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- `PNVO001`: 8
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- `STEP0`: 8
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- `PNCH023`: 4
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- `LMECHN1`: 2
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- `FORC`: 2
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- `UD00`: 2
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- `PNGD00`: 1
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- `test_mql_.cir`：组件、连接、参数表达式和生成代码线索。
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- `test_mql_.param` / `test_mql_.data`：参数和结果配套数据。
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- `test_mql_.modelinfo` / `test_mql_.sim`：状态数和仿真设置。
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- `test_mql_.var` / `test_mql_.results`：AMESim `Data_Path` 目录和 baseline 时序。
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当前结果解析器可读取 1002 个时间点和 1116 个保存变量，无需先转换成 CSV。
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## 结果对齐原则
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## 当前实现
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后续 Python 仿真结果必须以 AMESim 为基准做一一对应校验：
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当前已经完成：
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1. 组件别名优先沿用 AMESim 原名，例如 `pn_brp2_8`、`pn_c1_8`、`pn_orifice_18`。
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2. 子模型族优先沿用 AMESim 子模型名，例如 `PNRP17`、`PNCH012`、`PNOR001`、`PNVO001`。
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3. 输出变量命名要能追溯到 AMESim 的 `Data_Path`，避免 Python 侧改名后无法对比。
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4. Python 每完成一批物理方程，都应优先使用 `test_mql_.results` 解析出的 AMESim 原始时序做误差对比。
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5. CSV 仍可作为人工检查或外部交换格式，但不是自动对齐的前置条件。
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6. 在没有完成逐变量误差对比前，不能把 Python 输出描述为“已经和 AMESim 几乎一致”，只能说明完成了结构、参数、结果读取或某类组件方程。
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- AMESim 组件、LINE 连接、直接组件接触、全局参数和变量目录解析。
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- 氦气 Peng-Robinson 物性；内部使用绝对压力，AMESim `press` 按相对 `101300 Pa` 的表压输出。
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- `PNCH023 / PNCH012 / PNOR001 / PNVO001` 气动组件。
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- `PNL0001 / PNL0002 / PNL0003 / PNL00R` 管路动态或阻性关系。
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- `PN3NODE2 / P4NODE2` 代数节点、真实邻接拓扑、canonical flow 和端口写回。
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- `PNRP17 / MECMAS21 / LSTP00A / LMECHN1 / UD00 / FORC` 当前工况可确认的机械行为。
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- 112 个气动状态和 20 个机械状态组成的 132 状态总闭包。
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- 活塞运动学、变容气室机械反馈、气动力、外力、端止动和质量约束耦合。
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- 关键 `Data_Path` 序列导出、schema validation、AMESim 插值 comparison、误差排序、端点诊断和变容气室 RHS 拆解。
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## 验证方式
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主要实现位置：
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- `PythonModels/systems/test_mql.py`
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- `PythonModels/systems/test_mql_closure.py`
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- `PythonModels/systems/test_mql_pneumatic.py`
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- `PythonModels/systems/test_mql_mechanical.py`
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- `PythonModels/systems/test_mql_lines.py`
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- `PythonModels/components/amesim_pneumatic.py`
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- `PythonModels/components/amesim_mechanical.py`
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- `PythonModels/reporting/amesim_results.py`
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- `PythonModels/reporting/test_mql_comparison.py`
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- `PythonModels/scripts/run_test_mql_full_state_comparison.py`
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## 当前对比结果
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默认 comparison 使用 `0 -> 1e-5 s` 的短时域，目的是在数值误差扩散前检查初值、RHS 和局部耦合。
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当前已确认：
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- 最大绝对误差路径是 `press@pn_c1_8`。
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- 初值已对齐：Python 约 `-1300 Pa`，AMESim 约 `-1300 Pa`。
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- `t=1e-5 s` 时 Python 约 `-1290.75976 Pa`，AMESim 约 `-1299.98825 Pa`，末值绝对误差约 `9.22849 Pa`。
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- `pn_c1_8` 的边界体积功只有约 `0.026 W`，端口焓流约 `32722 W`；当前偏差主要不像是活塞体积功导致。
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这表明 132 状态仿真链路已经能够暴露真实偏差，但 PNL0001、节点流量、孔口或 PNCH012 方程仍需数值标定，尚不能声称已经达到 AMESim parity。
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## 下一步
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下一步只围绕当前最大偏差推进：
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1. 导出 Python 的 `p4_port3_remote_chamber_to_line_flow`。
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2. 与 AMESim 的 `dm1@pneumatic_69` 比较，先做 `g/s -> kg/s` 单位转换并确认符号方向。
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3. 比较 `t=0` 和 `t=1e-5 s`，并用 `mgas1@pn_c1_8` 的有限差分交叉验证质量导数。
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4. 若流量偏差明显，检查 `pneumatic_69` 的 PNL0001 `resistance_mass_flow`、参数和 `pnnode4_16` 节点平衡。
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5. 若流量吻合，再校准 PNCH012 焓流、氦气物性以及质量/能量到压力导数的换算。
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`pn_c1_8` 的直接主线是 `pneumatic_69`。`pneumatic_96` 属于 `pn_node3_8 -> pn_general_chamber` 固定气室支路，不是本轮流量诊断对象。
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## 运行与验证
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运行默认短时域 comparison：
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```bash
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python3 -m PythonModels.scripts.run_test_mql_full_state_comparison
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```
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运行相关测试：
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```bash
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python3 -m unittest tests.test_run_test_mql_full_state_comparison tests.test_test_mql_pnl0001_segment
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```
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运行全量测试：
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```bash
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python3 -m py_compile PythonModels/components/amesim_mechanical.py PythonModels/components/amesim_pneumatic.py PythonModels/core/peng_robinson.py PythonModels/reporting/amesim_results.py PythonModels/reporting/test_mql_comparison.py PythonModels/reporting/test_mql_variables.py PythonModels/systems/test_mql.py PythonModels/systems/test_mql_config.py PythonModels/systems/test_mql_lines.py PythonModels/systems/test_mql_mechanical.py PythonModels/systems/test_mql_pneumatic.py PythonModels/scripts/run_test_mql.py
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python3 -m PythonModels.scripts.run_test_mql
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python3 -m unittest discover -s tests -t .
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```
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当前测试覆盖的是结构、配置解析、气动原语、机械原语、气动件装配、管路连接装配、机械装配、AMESim 结果读取、变量目录和 AMESim/Python 时序对齐工具，不代表已经完成 AMESim 物理结果复刻。
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## 对齐约定
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## 后续方向
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后续继续补模型时，保持只新增或修改 `test_mql` 相关代码，不改旧的 `testmodel`。建议按下面顺序逐步实现真实物理方程：
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1. `PNGD00`：气体属性。
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2. `PNCH023 / PNCH012`：固定气室和变容气室。
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3. `PNOR001 / PNVO001`：固定孔口和可变孔口。每完成一项后用 `test_mql_comparison.py` 按 `Data_Path` 对齐 AMESim 结果。
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4. `PNL0001 / PNL0002 / PNL0003 / PNL00R`：管路阻容连接。
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5. `PNRP17 / MECMAS21 / LSTP00A / LMECHN1`：气动活塞、机械负载和端止动。
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- 组件 alias 和输出名优先保持 AMESim 原名及 `Data_Path`。
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- `PortState.m_flow > 0` 表示流入当前组件。
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- closure 先定义 canonical flow，再按各组件端口方向写回 `m_flow`。
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- AMESim 管路质量流量通常以 `g/s` 保存，Python 内部统一使用 `kg/s`。
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- CSV 是人工检查和交换格式，不是读取 AMESim baseline 的前置条件。
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- 未完成真实 Python 输出对比前，不使用“与 AMESim 完全一致”之类结论。
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