气流仿真的验证与标定
在气流场或耦合物理结果被用于工程比较前，应使用本指南完成审阅。验证需要分别回答两个问题：求解方法在已知测试中是否正确运行，以及所选模型和输入是否足以代表当前项目问题。
前提条件
| 条件 | 作用 |
|---|---|
| 已定义的决策和指标 | 验证容差需要与正在审阅的决策一致。 |
| 固定的输入版本 | 几何、气源、边界和物体属性需要保持可追溯。 |
| 工程负责人 | 由明确的负责人选择证据、容差和升级条件。 |
| 可复现的运行记录 | 求解器、网格、运行时、硬件和后处理设置需要可供审阅。 |
证据层级
验证层级
| 层级 | 审阅问题 | 证据示例 |
|---|---|---|
| 数值检查 | 实现是否保持声明的数值约束 | 可重复测试、稳定场数据、单位和坐标检查。 |
| 守恒 | 在合适的控制区域内，气源动量是否得到合理核算 | 带明确容差的积分动量或力预算。 |
| 收敛 | 网格或运行窗口改变后，决策指标是否趋于稳定 | 在约定位置进行粗、中、细分辨率比较。 |
| 公开基准 | 在目标使用范围内，方法是否能复现公开参考工况 | 与实验数据或成熟求解器比较速度、压力等分布。 |
| 项目标定 | 气源假设和物体响应是否与已批准证据一致 | 带来源的测量、设备资料或受控观察。 |
| 运行时耦合 | 同一已审阅气流场是否产生可信的力、力矩和物体行为 | PhysX 或 Newton 运行记录、统计结果和问题分析。 |
先定义决策，再定义容差
验证标准应由决策决定。早期气源布置研究可能只需要稳定的方向和相对排序；运动物体研究可能需要力、力矩、姿态或处理结果的分布；最终安全、热、污染或受监管决策则需要相应专业方法和验收标准。
开始调参前，应记录指标、审阅位置、运行范围、所需容差和决策负责人。
守恒与收敛检查
控制面或力预算需要与模型边界相匹配，并说明哪些区域预期守恒，以及墙面、开口或指定边界条件会怎样改变预算。
收敛检查至少应覆盖用于决策的指标。气流图看起来相似并不足以说明结果可靠，还需要检查分布曲线、积分力或力矩、方案排序，以及会影响结论的近壁量。如果结果随分辨率发生明显变化，应保持探索状态或继续细化模型。
正确使用公开基准
选择具有相近流动结构并提供公开实验数据的基准。记录几何、边界条件、无量纲参数、网格、运行时间、硬件和后处理方法。应尽量比较多项结果，不能只选择一个表现有利的数值。
基准结果适用于相应测试配置。对外引用速度或精度时，应同时说明配置、硬件、测量指标和适用范围。
标定时保留完整假设
标定可能调整有效气源强度、损失系数、表面响应系数或其他项目参数。需要保留：
- 未标定输入及其来源；
- 标定后的数值和方法；
- 用于拟合的证据；
- 可用时保留独立的验证观察；
- 可以复用该标定的运行范围；
- 审阅人和批准日期。
几何、气源硬件、运行范围、物体属性或边界假设发生变化时，应建立新的标定版本。
验证物理运行时耦合
诊断物体运动前，应先独立审阅气流场。随后检查物体几何、表面采样、质量、惯量、质心、碰撞表示、时间步长以及力与力矩限制。
PhysX 和 Newton 是不同的运行时实现，其接触处理、碰撞行为和数值步进可能不同。需要分别按决策指标进行验证；当单条轨迹较为敏感时，应使用分布或汇总结果进行比较。
决策记录
每项通过审阅的研究都应保留：
| 记录 | 内容 |
|---|---|
| 问题 | 决策、候选方案和使用目的。 |
| 输入 | 场景、几何、气源、物体属性及来源。 |
| 模型 | 求解路径、分辨率、边界、运行时和版本。 |
| 证据 | 守恒、收敛、基准、标定和运行时结果。 |
| 局限 | 已知薄弱区域、排除的影响和有效运行范围。 |
| 结论 | 接受、有条件接受、修订或升级分析。 |
| 责任 | 工程负责人、审阅人和审阅日期。 |
需要升级分析的情况
当决策依赖当前模型未覆盖的影响、近壁细节尚未收敛、标定证据不足，或错误后果超出已批准使用边界时，应升级到专项工程 CFD、热、结构、污染或现场试验流程。