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Amesim 非零相对误差与近零原值核验

结论:按下列近零分界处理后,仍不能判定所有曲线均在 ±5% 内。 压力、温度、容积、体积功率、质量及机械量的明显非零采样均满足 ±5%;节点焓流、节点质量流和信号在部分采样点超限。近零点只列原值和绝对差,不用极大相对百分数评价。

本次重新分析上一轮同一 AME、同参数和初始状态的原始结果,没有重新运行或改变模型。四组采样区间互相重叠,统计点数是“曲线×采样点”,不能解释成独立实验次数或连续时间覆盖率。两版主比较为 Amesim 与修复后平台;附表同时保留修复前数值。

判据和近零分界

明显非零:|Amesim| > ε,计算 100 × (平台 − Amesim) / Amesim,绝对值大于 5% 为超限。近零:|Amesim| ≤ ε(包含严格零),列出 Amesim、平台原值及绝对差。如果参考近零而平台明显非零,也保留异常,绝不自动算通过。

用户没有指定工程分辨率;以下 ε 是本次明确采用的暂定报告分界,不是 Amesim 官方公差或用户批准的验收标准。使用带单位的绝对分界,使不同运行窗口和异常大峰值不会改变同一个物理数值的分类。另计算 ε 缩小/放大 10 倍的敏感性。

物理量 ε 单位
绝对压力 1 Pa
温度 1e-06 K
节点参考端焓流 1 W
节点参考端质量流 1e-06 kg/s
速度 1e-06 m/s
位移 1e-09 m
间隙 1e-09 m
气体质量 1e-12 kg
气室容积 1e-12 m3
活塞容积 1e-12 m3
活塞容积变化率 1e-12 m3/s
气室有效容积变化率 1e-12 m3/s
气室体积功率 1 W
接触力 1e-06 N
信号 1e-12 1

压力沿用曲线对比的绝对压力(Amesim 表压加 101300 Pa),温度为 K。相对误差依赖物理量的零点,不能把这两个统计直接当成表压或摄氏温度的相对误差。

明显非零区域:修复后最大逐点相对误差

物理量 最大绝对相对误差 (%) 是否超过 5%
绝对压力 0.065922354 否
温度 0.023452192 否
节点参考端焓流 67.617447 是
节点参考端质量流 10553.206 是
速度 0.15139547 否
位移 0.0023719562 否
间隙 0.14853129 否
气体质量 0.0068687288 否
气室容积 1.2940894e-08 否
活塞容积 6.166529e-06 否
活塞容积变化率 2.7035985e-12 否
气室有效容积变化率 2.346948e-13 否
气室体积功率 4.7856974e-06 否
接触力 0.012194529 否
信号 100 是

上表取四个已有实验网格的最大值,不代表未采样时刻的极值。

比较区间 明显非零点 修复前超限点 修复后超限点 修复后超限曲线
0–50 s,10 ms,容差 1e-8 902334 31 36 14
0–0.15 s,0.1 ms,容差 1e-8 320526 1136 34 6
0–0.15 s,0.1 ms,容差 1e-10 320534 1124 26 2
0–2 μs,2 ns,容差 1e-10 194822 0 0 0

局部指标并非修复后全部改善:全程按本分界的超限采样由 31 增至 36,而启动细采样由 1136 降至 34。下文也保留修复后更差的尾段原值,不能用整体峰值误差改善代替逐点验收。

超限点和原因核查

区间 变量 t (s) Amesim 修复后平台 相对误差 (%) 单位
full p4node2_8.焓流 0.36 2.2033573 0.71350335 -67.617447 W
full p4node2_8.质量流 0.34 4.3835447e-06 1.2817725e-05 192.40547 kg/s
startup p4node2_1.焓流 0.1261 -1.8519973 -0.88438516 -52.246951 W
startup p4node2_3.质量流 0.04 0.0036984632 0.39400491 10553.206 kg/s
startup-refined p4node2_1.焓流 0.1261 -1.855029 -0.90430536 -51.251148 W
full ud00_2.out.signal 0.8 1e+12 0 -100 1
  • 0.04 s 阶跃点:标准容差启动结果中,Amesim STEP0 原始保存值为 0,平台为 1;同一采样点 P4NODE2_3 质量流分别为 0.003698463218 与 0.394004911810 kg/s。四个 P4NODE2 的质量流超限都只在该点。下一个 0.0401 s 样本两边信号均为 1。收紧容差的独立启动运行中,该点两边信号均为 1,质量流最大相对差为 3.91268446%。证据支持“事件点输出侧别不同”,不能据此推断整个运行存在 100 倍流量误差,也未证明事件时刻之外完全无差异。
  • 0.8 s 信号点:全程原始输出中,UD00_1 为 Amesim 1e17、平台 49000,UD00_2 为 Amesim 1e12、平台 0;在 0.81 s 已取相同后续值。两个事件点仍计为超限,没有剔除或移动时间轴。
  • 焓流过零与尾段:0.126 s 附近焓流有约 1 W 的差异,收紧容差后仍存在;0.27–0.36 s 的少量焓流/质量流也有超限。原值如下。只凭本次统计不能将这些差异全部归为浮点噪声,根因尚未进一步确定。

近零及过零样本:原值对照

以下包括非常小的尾段值、焓流过零附近的小量、严格零,以及参考为零但平台不为零的事件点。是否可接受由原值和工程要求决定;本表不使用相对百分数。

区间 变量 t (s) Amesim 修复前平台 修复后平台 修复后绝对差 单位
full p4node2_2.焓流 1.63 -0.0016188897 -0.0021637398 -0.8096496 0.80803071 W
full pn3node2_3.质量流 1.93 1.9984767e-09 2.3960576e-09 2.5191052e-05 2.5189054e-05 kg/s
full mecmas21_6.v 3.69 1.2049528e-07 1.1364239e-07 1.1371358e-07 6.7816977e-09 m/s
full pn3node2_9.焓流 5.75 5.2962888e-24 -1.0745511e-06 3.106839e-07 3.106839e-07 W
full pn3node2_9.质量流 5.75 -3.2799132e-28 5.9755647e-11 -1.9240571e-11 1.9240571e-11 kg/s
full mecmas21_4.v 29.6 -2.5334477e-20 -3.4949478e-15 -4.0371247e-15 4.0370994e-15 m/s
startup p4node2_1.焓流 0.126 0.81690182 -12.915603 1.8036912 0.98678937 W
startup-refined p4node2_1.焓流 0.126 0.81995653 -12.878673 1.7699446 0.9499881 W
startup step0_6.out.signal 0.04 0 1 1 1 1
volume-startup pnch012_15.volume_work 3.2e-08 -0 -0 -0 0 W

前三行分别选择全程近零区焓流、质量流、速度的最大绝对差,避免只展示误差最小的尾段。特别是 PN3NODE2_3 在 1.93 s:Amesim 约 0.001998 mg/s,修复前约 0.002396 mg/s,修复后约 25.19105 mg/s;修复后在此点明显比修复前偏差大。这不能用“分母接近零”解释掉,需要单独查明流量残差的原因。

近零分界仅针对参考值。例如 0.126 s 的 Amesim 焓流小于 1 W,而平台大于 1 W;这个差异仍明确展示,并未视为两边都等于零。每条曲线近零区的参考/平台最小值、最大值和最大绝对差对应的两版原值均保存于各区间的 classified-relative-error.json。

分界敏感性

区间 ε×0.1 超限点 ε 超限点 ε×10 超限点
full 232 36 2
startup 38 34 20
startup-refined 30 26 12
volume-startup 0 0 0

该敏感性检查只改变呈现区域,没有改动数据或 ±5% 判据。不应为了获得通过结论而事后选择更宽的近零区。

时间对齐复核

上一轮曲线文件在共同网格上线性插值。复核发现,原始 Amesim 采样时间有浮点累积差;在 32 ns 容积限幅跳变点,原始 Amesim 与平台功率都为 0,但插值会从前一点约 1.109e13 W 混入约 0.402 W。因此本次直接匹配同一名义采样时刻的原始输出,要求时间偏差不超过输出间隔的 1e-8,无插值、无数值截零。

四组 Amesim 网格最大匹配时间差分别约 2.288e-12、2.554e-15、2.554e-15、2.033e-20 s,均通过匹配断言。真实事件侧别差异仍保留。原始结果及上轮曲线文件未被覆盖;本次匹配后的数据另存 relative-aligned-curves.npz。

数据和复现

复现顺序:先用项目 Python 执行 relative_error.py,再执行 classify_relative_error.py。原始文件、同模型参数审计、求解器设置与此前专项缺陷的覆盖边界,见上一轮完整报告。该 AME 没有非零预设 dvol 或活塞经节点传容积的工况,本次统计不会扩大它的验证范围。