從 USD 幾何到可重複使用的氣流場
本流程用於將已核准的 USD 場景轉換為版本化氣流場，並在多次設備或移動物體模擬中重複使用。
工作流程
前提條件
| 條件 | 作用 |
|---|---|
| 已核准的場景版本 | 幾何變更會使氣流場與場景之間的對應關係失效。 |
| 工程負責人 | 負責氣源假設、模擬域選擇、驗收標準和校準。 |
| 執行環境負責人 | 確認物體識別碼、質量屬性、碰撞表示和執行環境設定。 |
| 參考證據 | 量測、公開基準、設備資料或先前核准的執行結果可用於審查。 |
1. 選擇場景和幾何
從固定的場景和模型資產版本開始，擷取會顯著影響目標氣流區域的表面。保留會改變氣流的設備、罩體、牆面、導向結構和開口。不會影響工程問題但會增加網格和審查成本的視覺細節可以移除。
需要記錄：
- 場景和資產版本；
- 座標系統、原點和單位；
- 納入和排除的幾何；
- 幾何簡化方式及其預期影響；
- 資料來源、負責人和使用權限。
2. 定義模擬域
圍繞決策所需區域設定模擬域邊界，並為所選邊界處理保留足夠的上游、下游和側向空間。基礎解析度需要能夠表示關鍵開口和障礙物；若在氣源或牆面附近使用局部細化，也應一併記錄。
將所選表面轉換為流場求解所需的固體表示。開始求解前應檢查產生的遮罩或體素視圖。細小縫隙、薄罩體、表面方向錯誤或比例不正確，都可能產生看似合理但實際無效的氣流路徑。
3. 定義氣源和邊界
記錄每個氣源的位置、方向、有效開口、運作狀態和輸入來源。牆面、開口、入口與出口處理方式需要與工程問題保持一致。
每次輸入調整都應以可追溯的工程證據為依據。若採用校準後的有效氣源值，需要同時保留原始證據、校準值和說明。
4. 執行並審查氣流場
早期氣源布置和方向研究可以使用解析模型；當決策依賴氣源交互作用、回流、牆面或罩體幾何時，應使用 GPU LBM。
接受氣流場前，需要審查：
- 所選執行期間內的穩定性和殘差表現；
- 與模擬域相符的守恆檢查；
- 關鍵氣源和表面附近的網格敏感度；
- 預期的對稱或非對稱特徵；
- 約定審查截面上的速度分布；
- 邊界假設變化對結果的影響。
5. 烘焙並管理氣流場版本
保存已審查的三維場資料，並附帶足夠的重現和解讀資訊：
| 中繼資料 | 必須記錄的內容 |
|---|---|
| 識別 | 場資料 ID、版本、情境 ID 和負責人。 |
| 幾何 | 場景版本、資產版本、邊界和固體表示版本。 |
| 模型 | 模型類型、求解器版本、解析度、執行期間和邊界設定。 |
| 氣源 | 氣源設定版本和輸入來源。 |
| 縮放 | 單位換算、密度假設和校準係數。 |
| 證據 | 驗證檢查、比較圖、限制和審查結論。 |
執行環境應讀取不可變的氣流場版本。發生變更時必須建立新版本，不應覆蓋先前用於決策的證據。
6. 將氣流場連接到移動物體
執行時在每個移動物體的已審查表面點取樣氣流，將局部氣流與物體速度和轉動結合，積分得到表面力和力矩，再把結果傳遞給所選物理執行環境。
氣流模型應與執行環境介接層保持獨立。PhysX 和 Newton 的接觸、碰撞和步進方式可能不同，因此應比較統計結果並分別驗證，不能假設兩者逐幀一致。
預期輸出
完整套件應包含場景版本、幾何審查、模擬域定義、氣源設定、烘焙場、執行環境設定、力與力矩記錄、情境結果和審查結論。
問題處理
| 現象 | 處理方式 |
|---|---|
| 氣流穿過牆面或罩體 | 檢查比例、表面擷取、薄結構、遮罩解析度和邊界設定。 |
| 解析度改變後結果大幅變化 | 保持探索狀態並進行網格敏感度審查。 |
| 物體行為不合理 | 檢查場資料縮放、質量屬性、質心、碰撞表示、力與力矩限制及執行環境步進。 |
| PhysX 和 Newton 結果不同 | 分別檢查接觸與碰撞設定，依決策指標比較，不依單幀畫面對齊。 |
| 氣源數值無法追溯 | 在補充來源或校準證據前，將氣流場保持在待審查狀態。 |