动力工程模型有哪些种类

按化学反应的不同特点和不同的应用要求，常用的动力学模型有： 从实用角度出发，不涉及反应机理，以较简单的数学方程式对实验数据进行拟合，通常用幂函数式表示。

对于有成千上万种组分参加的复杂反应过程（如石油炼制中的催化裂化），建立描述每种组分在反应过程中的变化的分子反应模型是不可能的。近年来发展了集总动力学方法，将反应系统中的所有组分归并成数目有限的集总组分，然后建立集总组分的动力学模型。集总动力学模型已成功地用于催化裂化、催化重整、加氢裂化等石油炼制过程。

薄层动力学模型有青萝卜真空薄层干燥动力学模型。据相关平台公开信息显示，研究了青萝卜在不同温度、真空度条件下的真空干燥特性。选取3个常用的薄层干燥数学模型，并采用非线性回归法对实验数据进行拟合，建立青萝卜薄层干燥数学模型。结果表明，青萝卜的干燥过程可以分为2个阶段，加速期和降速期，没有出现恒速期。比较各模型的相关系数R2，结果表明Page模型拟合效果最好，并考察了温度和真空度对Page模型常数k和n的影响。经验证，该模型能准确地描述和预测青萝卜真空干燥过程中水分的变化规律。

微生物培养动力学模型有哪些

现代微生物学，随着分子生物学的发展，基因技术和基因工程的飞速进展，信息化时代的加速。

主要有几种趋势，纯粹一家之言，仅来探讨。

1、工业化、工程菌种的培育。通过基因技术手段，培养工业化菌种，然后通过发酵等手段进行生产，因为微生物生产的周期性和特定性，有着增加产能、节约成本等等优势。（类似于胰岛素和凝乳酶的生产现在已经在进行，但是都是运用的自然选育诱变的方法筛选的菌株，如果是定向培育，还会更好。）通过基因工程手段，培育具有特定功效的工程菌株，比如将某些特定的基因片段导入到一种菌内，达到保存该基因片段的目的等等。

2、通过微生物的繁殖特性，研究细胞微观的趋势，比如现在流行的通过某些标记手段来观察酶合成、细胞吸收和排放、分子生物学的某些活动等等，通过微观的易于操作的微生物来研究生命基础结构细胞，来达到研究生物生长过程中的微观现象。再通过微观到宏观，从单细胞到整体。的一种研究趋势。

3、生物信息学、生物信息学衍生的学科的发展。通过生物学与计算机技术的结合，以数据库和实验来建立生物信息库，通过实验数据和实验结论，建立模型和数据库的分析。来探讨生命的本源，甚至于说虚拟智能的研究也与生物信息学息息相关。

木质模型、水晶模型、ABS树脂模型、金属模型等。

模型可以取各种不同的形式，不存在统一的分类原则。按照模型的表现形式可以分为物理模型、数学模型、结构模型和仿真模型。 也称实体模型，又可分为实物模型和类比模型。

①实物模型：根据相似性理论制造的按原系统比例缩小（也可以是放大或与原系统尺寸一样）的实物，例如风洞实验中的飞机模型，水力系统实验模型，建筑模型，船舶模型等。

②类比模型：在不同的物理学领域（力学的、电学的、热学的、流体力学的等）的系统中各自的变量有时服从相同的规律，根据这个共同规律可以制出物理意义完全不同的比拟和类推的模型。例如在一定条件下由节流阀和气容构成的气动系统的压力响应与一个由电阻和电容所构成的电路的输出电压特性具有相似的规律，因此可以用比较容易进行实验的电路来模拟气动系统。 定义：工业模型，俗称手板、首板模型和快速成型，主要制作方法有CNC加工、激光快速成型和硅胶模小批量生产。工业模型广泛应用于工业新产品设计研发阶段，在最短的时间内加工出和设计一致的实物模型。设计师进行产品外观确认和功能测试等，从而完善设计方案 ，达到降低开发成本，缩短开发周期，迅速获得客户认可的目的。

应用范围： 数码产品（手机、电话机、USB.耳机、摄像头）。 家电医疗产品（电视机、电脑、空调、吸尘器、打印机、复印机、洗衣机、热水壶、按摩器、B超仪）。 3.汽车配件（汽车仪表板、车门、汽车空调、汽车DVD 车灯、反向盘、保险杠）。

如今的工业模型并非手板那么简单，它已经从数码产品、家用医疗产品和汽车配件等转化为大型的机械模型和工程模型。它甚至比建筑模型规模还庞大，工艺难度系数进一步提高。 通过数字计算机、模拟计算机或混合计算机上运行的程序表达的模型。采用适当的仿真语言或程序，物理模型、数学模型和结构模型一般能转变为仿真模型。关于不同控制策略或设计变量对系统的影响，或是系统受到某些扰动后可能产生的影响，最好是在系统本身上进行实验，但这并非永远可行。原因是多方面的，例如：实验费用可能是昂贵的；系统可能是不稳定的，实验可能破坏系统的平衡，造成危险；系统的时间常数很大，实验需要很长时间；待设计的系统尚不存在等。在这样的情况下，建立系统的仿真模型是有效的。例如，生物的甲烷化过程是一个绝氧发酵过程，由于细菌的作用分解而产生甲烷。根据生物化学的知识可以建立过程的仿真模型，通过计算机寻求过程的最优稳态值并且可以研究各种起动方法。这些研究几乎不可能在系统自身上完成，因为从技术上很难保持过程处于稳态，而且生物甲烷化反应的起动过程很慢，需要几周的时间。但如果利用（仿真）模型在计算机上仿真，则甲烷化反应的起动过程只需要几分钟的时间。

数字模型又称数字沙盘，多媒体沙盘、数字沙盘系统等，它是以三维的手法进行建模，模拟出一个三维的建筑、场景、效果，可以在数字场景中任意游走、驰骋、飞行、缩放，从整体到局部再从局部到整体，无所限制。用三维数字技术搭建的三维数字城市、虚拟样板间，交通桥梁仿真、园林规划三维可视化、古建三维仿真、机械工业设备仿真演示借助 pc机、显示系统等起到展示、解说、指挥、讲解等作用。 多媒体沙盘是利用投影设备结合物理规划模型，通过精确对位，制作动态平面动画，并投射到物理沙盘，从而产生动态变化的新的物理模型表现形式。

数字模型通过声、光、电、图像、三维动画以及计算机程控技术与实体模型相融合，可以充分体现展示内容的特点，达到一种惟妙惟肖、变化多姿的动态视觉效果。对参观者来说是一种全新的体验，并能产生强烈的共鸣。数字模型是由国内最大、最早的模型设计制作公司深圳赛野模型提出的一个新概念。其自主开发的数字模拟技术已获得国家专利,并在其韶关规划厅、韶关城市整体规划项目上得到具体体现。数字模型这一新名词将在不远的未来取代传统建筑模型，跃身成为展示内容的另一个新亮点。数字模型超越了单调的实体模型沙盘展示方式，在传统的沙盘基础上，增加了多媒体自动化程序，充分表现出区位特点，四季变化等丰富的动态视效。对客户来说是一种全新的体验，能够产生强烈的视觉震撼感。客户还可通过触摸屏选择观看相应的展示内容，简单便捷，大大提高了整个展示的互动效果。

系统动力学模型流图简称SD流图，是指由专用符号组成用以表示因果关系环中各个变量之间相互关系的图示。它能表示出更多系统结构和系统行为的信息，是建立SD模型必不可少的环节，对建立SD模型起着重要作用。其专用符号主要有八个：

1）水平变量

水平变量符号是表示水平变量的积累状态的符号，它是SD模型中最主要的变量。它由五部分组成，即：输入速率，输出速率，流线，变量名称及方程代码（L），如图 所示。

2）速率变量

速率变量符号是表示水平变量变化速率的变量。它能控制水平变量的变化速度，是可控变量。它由三部分组成，即：输入信息变量，变量名称及方程代码（R）。如图 所示。

3）辅助变量

辅助变量符号是辅助水平变量等的变量。如图 所示。

4）外生变量

外生变量符号如图 所示。

5）表函数

表函数符号如图 所示。

6）常数

常数符号如图 所示。

7）流线

流线符号又有物质流线，信息流线，资金流线，及订货流线四种：

物质流线符号是表示系统中流动着的实体，如图 所示。

信息流线符号是表示联接积累与流速的信息通道，如图 所示。

资金流线符号是表示资金，存款及货币的流向，如图 所示。

订货流线符号是表示订货量与需求量的流向，如图 所示。

8）源与沟

源符号与沟符号如图 所示。

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常见的模型种类，按照模型的应用领域(或所属学科)分：如人口模型、交通模型、环境模型、生态模型、城镇规划模型、水资源模型、再生资源利用模型、污染模型等。范畴更大一些则形成许多边缘学科如生物数学、医学数学、地质数学、数量经济学、数学社会学等。

如果按照建立模型的数学方法(或所属数学分支)分：如初等数学模型、几何模型、微分方程模型、图论模型、马氏链模型、规划论模型等。

模型是用来模拟研究对象的，因此模型的定义是：根据现代的科技水平及对研究对象的认识水平，用一组可控制的、具有给定特性及运动规律的事物对研究对象进行部分地或全面地（根据研究目的而定）模拟，代替研究对象，在其上进行物理测试或作理论计算，以便快速而有效地得到所需的有关研究对象的信息。这组事物称作模型。

一般地讲，模型具有三个特征：即它是被模拟对象的抽象或模仿；它是由说明系统本质或特征的诸因素所构成；它集中表明这些因素之间的关系。这些特征使模型与被模拟对象之间存在相似性，包括外形相似、结构相似、运行规律相似等。

在地质找矿中，被模拟的对象可以是整个找矿的过程，一个找矿方法系统，一个与矿产有关的地质体系（如矿田、矿床）或一个矿体等。例如用物探方法找矿，要建立地质-物理模型，这种模型模拟的对象是与待找矿产有关的地质体，用作模型特征的是物性参数、几何参数、空间位置及物理场的特征（例如重磁场服从拉普拉斯方程，电磁场则服从麦克斯威尔方程等）。

在地质找矿中，用模型模拟信源的方法有四种：即实物模拟、物理模拟、数学模拟及黑盒模拟。

1.实物模拟

实物模拟即用与被模拟的对象完全一样的、只是将幅度缩小了的物体作模拟用。这种物体称作实物模型。实物模型的典型例子是用不同形状，但按一定比例缩小了的磁性体模拟不同形状的磁性矿体，获得不同形状、不同产状及不同埋深时，单个或一组磁性矿体上磁异常空间分布的情况。

2.物理模拟

物理模拟是利用物理上的原理，用一个物体模拟另一个物体的某种性能，这两个物体不是同一类的。物理模拟的典型例子是第一章中叙述的曹冲称象的故事。在地质找矿中，常用在给定面上的场源分布模拟真实的重力和磁异常等的真实场源；用电阻、电容及电感等组成的电路模拟电磁法中的二次场产生的机制；在地震勘探中，用几何光学中的射线模拟地震波的反射等。从这些例子中可以看出，物理模拟的灵活性及广泛性。物理模拟所用的模型称作物理模型。

3.数学模拟

当一个系统的行为可用数学公式表示时，就可根据给定的参数，计算或估算其结果。例如许多社会科学及经济学等中的许多问题，无法用实物模拟和物理模拟，只能用数学模拟。如关于我国人口的增长变化问题，只能根据实际人口调查的资料，及国家对人口的政策，建立一组数学方程式，解这组方程式，可得出人口增长变化的情况。数学模拟所用的方程式称作数学模型。

在自然科学技术中，成熟或较成熟的学科，研究工作均已定量化，均可用数学模型进行模拟。

现在，由于有了计算机及灵活多样的计算技术，数学模拟是系统方法中用得最广泛的模拟方法。在物探中，在建立地质-物理模型后，均将其转化为数学模型，然后在计算机上作运算，求出结果。

4.黑盒模拟

当对被模拟的对象的了解甚少或完全不了解时，无法使用上述三种方法中的任何一种方法进行模拟，这时只有到现场去作方法试验。我们称此种模拟方法为黑盒模拟，作试验的对象称为黑盒模型。黑盒模型的内容为未知数，但它对给定的输入给出一定的输出。

在地质找矿中，应用黑盒模型能取得非常好的结果。例如日本菱刈金矿[7]（储量100t以上），首先是在已开采完的大口矿山的下牛尾矿床上作航空电磁法（1978年末作的），发现了明显的低电阻异常，异常分布范围与已知矿床的轮廓大体一致。于是又扩大飞行面积，在大口矿山东南约12km处又发现了一个明显的低电阻带。做地面直流电测深法，证明该低电阻带不是地形引起。1980年在低电阻带上打了3个钻孔，其中一个钻孔倾角为20°，另两个钻孔的倾角为40°。三个钻孔均见金矿。其中一个孔见一条厚为5.44m的矿脉，金品位为220g/t，银品位为57g/t。以后又做了大面积的电法、重力法、化探，结合钻探所了解的矿床地质情况，建立了模拟矿床的模型及相应的异常模式，据此又发现了两个大型金矿床。

已知区试验、大面积航空电磁法测量、地面电测深法检查低电阻异常及打倾角小的钻孔，这就是菱刈地区初期找矿阶段的找矿方法系统。

在已知矿床上做试验导致大型矿床发现的例子还有许多。例如澳大利亚奥林匹克坝铜铀金矿，在找矿前，研究了Mt.Gunson地区的重力及磁法异常，并认为这是一个构造标志的反映；加拿大赫姆洛金矿，在找矿前，曾用各种物探方法研究了布斯凯和多荣金矿。

以上模型的分类是根据模型的内容划分的。还可以根据其他标准对模型做进一步的分类。例如根据模型的建立时间及完善程度，可分为工作开始时的先验模型和工作结束后的后验模型。先验模型比较粗糙，主要用于设计野外工作。后验模型比较完善，能用于解释调查结果，设计类似地区的调查工作及工作地区内某些地段进一步调查的综合方法和野外施工要求。先验模型又称作初始模型。

根据调查阶段的不同，模型还可分为全面找矿用的多用模型和专门找某种类型矿产用的专用模型。普查找矿阶段，调查的面积大，赋存多种有用矿产的可能性也大。这时，合理的找矿方案应是综合普查找矿，即多种矿产资源同时找，或查清所有有用矿产的大致分布情况。为此，要用内容比较复杂的适用于全面找矿的多用模型。详查阶段，调查的面积有限，赋存多种矿产资源的可能性较小，工作区内可能赋存的有用矿产已可做出较为确切的预测，因此，可以用内容较简单而适用于某些特定类型矿产的专用模型。专用模型，只对一种矿产的地质-地球物理条件做模拟。多用模型，则对多种矿产的地质-地球物理条件做模拟。找矿实践表明，当一个地区存在多种有用矿产时，从地质及经济效果考虑，最佳的找矿方案是综合普查找矿。因此，多用模型在普查找矿阶段的用途是比较广泛的。

有时候，人们还把物理模型和数学模型合称概念模型或抽象模型。这是因为用物理模拟时经过了物理抽象，用数学模拟时经过了数学抽象。此外，这两种模拟之间还存在密切的内在联系，即在一个好的物理模拟的基础上，才能建立数学模拟，而一个好的数学模拟有助于深入了解物理模拟的机制。

在系统工程中的模拟方法，现在发展很快，最新的成就是在物理模拟及数学模拟基础上，将模拟的输出结果用声、光、电等作三维显示，并用人机联作方式及自动反馈等方式，调整模型的输入，因而改变模型的输出造成一个人们如身临其境的、处于运动状态的虚拟现实环境（详细介绍见第十一章）。在虚拟现实的技术中，有硬件即计算机及音响、显示设备等，有软件即各种专用的程序等；还有储存数据及知识的数据库等。

机电一体化系统的仿真模型主要有：物理模型、数学模型和描述 模型。当仿真模型是物理模型时，为（全）物理仿真；是数学模型时， 称之为数学（计算机）仿真。用已研制出来的系统中的实际部件或子 系统代替部分数学模型所构成的仿真称为半物理仿真。

计算机仿真、 半物理仿真、全物理仿真分别应用在分析设计阶段（软件级）、部件 及子系统研制阶段（软件-硬件级）实时仿真、系统研制阶段（硬件级） 实时仿真阶段。

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