氣流模擬的驗證與校準
在氣流場或耦合物理結果用於工程比較前，應使用本指南完成審查。驗證需要分別回答兩個問題：求解方法在已知測試中是否正確運作，以及所選模型和輸入是否足以代表目前的專案問題。
前提條件
| 條件 | 作用 |
|---|---|
| 已定義的決策和指標 | 驗證容差需要與正在審查的決策一致。 |
| 固定的輸入版本 | 幾何、氣源、邊界和物體屬性需要保持可追溯。 |
| 工程負責人 | 由明確的負責人選擇證據、容差和升級條件。 |
| 可重現的執行記錄 | 求解器、網格、執行環境、硬體和後處理設定需要可供審查。 |
證據層級
驗證層級
| 層級 | 審查問題 | 證據範例 |
|---|---|---|
| 數值檢查 | 實作是否維持聲明的數值約束 | 可重複測試、穩定場資料、單位和座標檢查。 |
| 守恆 | 在適當控制區域內，氣源動量是否得到合理核算 | 帶有明確容差的積分動量或力預算。 |
| 收斂 | 網格或執行期間改變後，決策指標是否趨於穩定 | 在約定位置進行粗、中、細解析度比較。 |
| 公開基準 | 在目標使用範圍內，方法是否能重現公開參考條件 | 與實驗資料或成熟求解器比較速度、壓力等分布。 |
| 專案校準 | 氣源假設和物體反應是否與已核准證據一致 | 帶有來源的量測、設備資料或受控觀察。 |
| 執行環境耦合 | 同一已審查氣流場是否產生可信的力、力矩和物體行為 | PhysX 或 Newton 執行記錄、統計結果和問題分析。 |
先定義決策，再定義容差
驗證標準應由決策決定。早期氣源布置研究可能只需要穩定方向和相對排序；移動物體研究可能需要力、力矩、姿態或處理結果分布；最終安全、熱、污染或受監管決策則需要相應的專業方法和驗收標準。
開始調整參數前，應記錄指標、審查位置、運作範圍、所需容差和決策負責人。
守恆與收斂檢查
控制面或力預算需要與模型邊界相符，並說明哪些區域預期守恆，以及牆面、開口或指定邊界條件會如何改變預算。
收斂檢查至少應涵蓋用於決策的指標。氣流圖看起來相似並不足以證明結果可靠，還需要檢查分布曲線、積分力或力矩、方案排序，以及會影響結論的近壁量。若結果隨解析度發生明顯變化，應保持探索狀態或繼續細化模型。
正確使用公開基準
選擇具有相近流動結構並提供公開實驗資料的基準。記錄幾何、邊界條件、無因次參數、網格、執行時間、硬體和後處理方法。應盡量比較多項結果，不能只選擇一個表現有利的數值。
基準結果適用於相應測試設定。對外引用速度或精度時，應同時說明設定、硬體、量測指標和適用範圍。
校準時保留完整假設
校準可能調整有效氣源強度、損失係數、表面反應係數或其他專案參數。需要保留：
- 未校準輸入及其來源；
- 校準後的數值和方法；
- 用於擬合的證據；
- 可取得時保留獨立的驗證觀察；
- 可以重複使用該校準的運作範圍；
- 審查人和核准日期。
幾何、氣源硬體、運作範圍、物體屬性或邊界假設發生變化時，應建立新的校準版本。
驗證物理執行環境耦合
診斷物體運動前，應先獨立審查氣流場。隨後檢查物體幾何、表面取樣、質量、慣量、質心、碰撞表示、時間步長及力與力矩限制。
PhysX 和 Newton 是不同的執行環境實作，其接觸處理、碰撞行為和數值步進可能不同。需要分別依決策指標進行驗證；當單條軌跡較敏感時，應使用分布或彙總結果比較。
決策記錄
每項通過審查的研究都應保留：
| 記錄 | 內容 |
|---|---|
| 問題 | 決策、候選方案和使用目的。 |
| 輸入 | 場景、幾何、氣源、物體屬性和來源。 |
| 模型 | 求解路徑、解析度、邊界、執行環境和版本。 |
| 證據 | 守恆、收斂、基準、校準和執行環境結果。 |
| 限制 | 已知薄弱區域、排除的影響和有效運作範圍。 |
| 結論 | 接受、有條件接受、修訂或升級分析。 |
| 責任 | 工程負責人、審查人和審查日期。 |
需要升級分析的情況
當決策依賴目前模型未涵蓋的影響、近壁細節尚未收斂、校準證據不足，或錯誤後果超出已核准的使用範圍時，應升級到專項工程 CFD、熱、結構、污染或現場試驗流程。