从 USD 几何到可复用气流场
本流程用于把已批准的 USD 场景转化为版本化气流场，并在多次设备或运动物体仿真中重复使用。
工作流程
前提条件
| 条件 | 作用 |
|---|---|
| 已批准的场景版本 | 几何变化会使气流场与场景之间的对应关系失效。 |
| 工程负责人 | 负责气源假设、仿真域选择、验收标准和标定。 |
| 运行时负责人 | 确认物体标识、质量属性、碰撞表示和运行时设置。 |
| 参考证据 | 测量、公开基准、设备资料或此前批准的运行结果可用于审阅。 |
1. 选择场景和几何
从固定的场景和模型资产版本开始，提取会显著影响目标气流区域的表面。保留会改变气流的设备、罩体、墙面、导向结构和开口。不会影响工程问题但会增加网格和审阅成本的视觉细节可以移除。
需要记录：
- 场景和资产版本；
- 坐标系、原点和单位；
- 纳入和排除的几何；
- 几何简化方式及其预期影响；
- 数据来源、负责人和使用权限。
2. 定义仿真域
围绕决策所需区域设置仿真域边界，并为所选边界处理保留足够的上游、下游和侧向空间。基础分辨率需要能够表达关键开口和障碍物；如果在气源或墙面附近使用局部细化，应同时记录。
将所选表面转换为流场求解所需的固体表示。开始求解前，应检查生成的掩膜或体素视图。细小缝隙、薄罩体、表面方向错误或比例不正确，都可能产生看似合理但实际无效的气流路径。
3. 定义气源和边界
记录每个气源的位置、方向、有效开口、运行状态及输入来源。墙面、开口、入口和出口处理方式需要与工程问题保持一致。
每次输入调整都应以可追溯的工程证据为依据。如果采用标定后的有效气源值，需要同时保留原始证据、标定值和解释。
4. 运行并审阅气流场
早期气源布置和方向研究可以使用解析模型；当决策依赖气源相互作用、回流、墙面或罩体几何时，应使用 GPU LBM。
接受气流场前，需要审阅：
- 所选运行窗口内的稳定性和残差表现；
- 与仿真域相匹配的守恒检查；
- 关键气源和表面附近的网格敏感性；
- 预期的对称或非对称特征；
- 约定审阅截面上的速度分布；
- 边界假设变化对结果的影响。
5. 烘焙并管理气流场版本
保存已审阅的三维场数据，并附带足够的复现和解释信息：
| 元数据 | 必须记录的内容 |
|---|---|
| 标识 | 场数据 ID、版本、场景 ID 和负责人。 |
| 几何 | 场景版本、资产版本、边界和固体表示版本。 |
| 模型 | 模型类型、求解器版本、分辨率、运行窗口和边界设置。 |
| 气源 | 气源配置版本和输入来源。 |
| 缩放 | 单位换算、密度假设和标定系数。 |
| 证据 | 验证检查、对比图、局限和审阅结论。 |
运行时应读取不可变的气流场版本。发生变化时必须建立新版本，不应覆盖此前用于决策的证据。
6. 将气流场连接到运动物体
运行时在每个运动物体的已审阅表面点采样气流，将局部气流与物体速度和转动结合，积分得到表面力和力矩，再把结果传递给所选物理运行时。
气流模型应与运行时适配层保持独立。PhysX 和 Newton 的接触、碰撞和步进方式可能不同，因此应比较统计结果并分别验证，不能假设二者逐帧一致。
预期输出
完整交付包应包含场景版本、几何审阅、仿真域定义、气源配置、烘焙场、运行时设置、力与力矩记录、场景结果和审阅结论。
故障处理
| 现象 | 处理方式 |
|---|---|
| 气流穿过墙面或罩体 | 检查比例、表面提取、薄结构、掩膜分辨率和边界设置。 |
| 分辨率改变后结果大幅变化 | 保持探索状态并进行网格敏感性审阅。 |
| 物体行为不合理 | 检查场数据缩放、质量属性、质心、碰撞表示、力与力矩限制及运行时步进。 |
| PhysX 和 Newton 结果不同 | 分别检查接触与碰撞设置，按决策指标比较，不按单帧画面对齐。 |
| 气源数值无法追溯 | 在补充来源或标定证据前，保持气流场为待审阅状态。 |