排查氣流模擬問題
當氣流場、烘焙場套件或耦合物理執行結果與工程預期不一致時，可以使用本指南。調整求解器或執行環境參數前，應先檢查識別、單位、幾何和氣源設定。
前提條件
排查前收集以下證據：
- 場景、幾何、氣流場和執行 ID；
- 求解路徑、版本、解析度、執行期間和硬體；
- 座標系統、單位、模擬域邊界和邊界設定；
- 氣源設定和輸入來源；
- 固體表面或體素預覽；
- 氣流場視覺化和約定截面分布；
- 移動物體屬性和執行環境設定；
- 錯誤訊息、警告或異常指標；
- 可取得時提供基線或先前接受的結果。
排查流程
常見現象
| 現象 | 首先檢查 |
|---|---|
| 氣流穿過牆面或罩體 | 幾何版本、比例、薄表面、體素解析度和邊界分配。 |
| 氣流在開口區域停止或反射 | 模擬域開口、入口或出口處理、固體遮罩和模擬域範圍。 |
| 氣流方向相反 | 氣源方向向量、場景變換、座標系統方向和單位換算。 |
| 氣流場不穩定 | 氣源縮放、時間步長、模型穩定範圍、邊界處理和網格解析度。 |
| 候選方案排序會隨網格變化 | 決策位置和關鍵表面附近的網格收斂。 |
| 烘焙場與已審查氣流場不一致 | 場版本、原點、網格間距、方向、縮放和插值範圍。 |
| 物體向非預期方向移動 | 表面法向、相對速度、質量屬性、質心和力的方向。 |
| 力或力矩出現尖峰 | 取樣密度、物體接觸事件、時間步長、場邊界穿越和限制值。 |
| PhysX 和 Newton 的結果不同 | 執行環境版本、碰撞表示、接觸設定、時間步長和彙總決策指標。 |
檢查識別和座標
確認所有產物屬於同一個場景版本。比較 USD 場景原點、求解域原點、氣流場原點、物體變換和執行環境座標系統，並核對長度、速度、質量、力、力矩和時間單位。
座標或單位不一致時，畫面仍可能看起來合理，但取樣和物體反應會出現錯誤。在場景和氣流場中選取同一個已知參考點，驗證兩者是否對齊。
檢查幾何和固體表示
將視覺化場景與氣流求解實際使用的幾何進行比較。檢查薄罩體、狹窄縫隙、開放邊、反向表面、重複表面，以及靠近模擬域邊界的物體。從多個視角審查固體遮罩或體素預覽。
重要幾何小於目前網格尺寸時，可以將其簡化成可解析的工程表示，或提高相關區域的解析度。變更需要建立新的幾何和氣流場版本。
檢查模擬域和邊界
確認模擬域涵蓋氣流形成、交互作用和下游審查所需的區域。檢查每處牆面、開口、入口和出口設定。當邊界可能影響目標區域時，使用更大模擬域進行比較。
透過約定截面分布識別邊界附近的反射、截斷、異常加速或損失。結果套件中需要保留邊界假設。
檢查氣源定義
逐一檢查氣源的位置、方向、有效開口、啟用狀態、縮放和輸入來源。在與場景相同的座標系統中顯示氣源原點和方向。多組氣源的交互作用難以解釋時，可以將單氣源執行與多氣源執行進行比較。
校準變更需要透過版本化記錄管理，並保留原始值、校準值、證據和已核准的運作範圍。
檢查求解和氣流場品質
審查穩定性、殘差表現、守恆、取樣期間，以及用於決策指標的收斂性。在解析模型和 GPU LBM 預期具有一致整體方向的位置，可以進行交叉比較。
結果對解析度敏感時，使用粗、中、細網格進行比較。決策指標尚未穩定的研究應保持待審查狀態。
檢查烘焙場重複使用
載入烘焙場前，確認場 ID、版本、原點、尺寸、網格間距、單位、縮放和有效範圍。選取已知點進行取樣，並與已審查的來源氣流場比較。檢查場邊界內側和外側的行為。
幾何、氣源、模擬域、求解設定、縮放或校準發生變化時，應建立新的烘焙場版本。
檢查力、力矩和執行環境行為
驗證物體幾何、表面法向、取樣點、質量、慣量、質心、碰撞表示、時間步長，以及力和力矩限制。應將氣流場問題與物體接觸問題分開審查。
PhysX 和 Newton 的接觸、碰撞和數值步進可能不同。使用能夠重現問題的最小有效情境，再比較姿態分布、路徑完成情況、力的範圍或工藝結果等彙總指標，並在證據中記錄執行環境專用設定。
預期輸出
排查工作應形成根因類別、受影響版本、已審查證據、修正措施或負責人、重新執行結果和預防說明。修正後的結果使用新版本，並保留先前證據。
驗證清單
- 場景、幾何、氣流場、物體和執行環境版本一致。
- 使用已知參考點驗證了座標系統和單位。
- 固體幾何和邊界設定與目標模擬域一致。
- 氣源設定和校準證據可以追溯。
- 已審查求解穩定性和決策指標收斂性。
- 烘焙場中繼資料和取樣值與已核准來源氣流場一致。
- 已記錄執行環境專用的接觸和步進設定。
- 使用相同審查位置和指標確認了修正結果。
問題處理
| 結果 | 後續處理 |
|---|---|
| 確認是幾何或座標問題 | 修正場景或工程表示，建立新版本並重新執行。 |
| 確認是邊界或氣源問題 | 更新版本化設定，並重新執行氣流場驗證。 |
| 求解結果仍然敏感 | 補充證據、細化模型或升級到專項工程研究。 |
| 確認只有執行環境存在差異 | 保留已審查氣流場，對相關執行環境單獨調整和驗證。 |
| 根因仍未確定 | 提交完整證據套件和最小可重現情境進行升級處理。 |