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Esta pregunta frecuente primero proporciona una visión general de la diferencia entre la verificación y luego aborda un aspecto crucial del aseguramiento de la calidad en CFD: verificación de la solución. Es un paso esencial para garantizar la precisión y fiabilidad de los cálculos de CFD. A continuación, explicaremos los aspectos clave de la verificación de la solución en CFD basada en el WTG Merkblatt M3 "Numerische Simulation von Windströmungen" y proporcionaremos consejos prácticos para su trabajo.
A. Validación frente a verificación
Primero, es importante distinguir entre validación y verificación. La validación muestra que se han resuelto las ecuaciones correctas , lo que significa que la simulación resuelve la tarea dada con la precisión suficiente con el modelo elegido. Para las aplicaciones de CFD, se debe hacer una distinción entre la "verificación del programa" y la "verificación de la solución". La verificación del programa está destinada a demostrar que un programa de software calcula correctamente dentro de sus condiciones, resolviendo las ecuaciones correctamente. La revisión del cálculo, es decir, la verificación de la solución, tiene como objetivo garantizar que el cálculo sea internamente consistente, lo que significa que se ha alcanzado una solución estable donde se producen los efectos esperados y ya no depende significativamente del modelo utilizado. Mientras que la verificación del programa la realiza el fabricante del software, la verificación de la solución siempre la realiza el usuario.
B. ¿Por qué es tan importante la verificación de la solución?
- Los modelos de CFD son siempre aproximaciones de la realidad. Implican simplificaciones y suposiciones que pueden conducir a desviaciones.
- Las ecuaciones matemáticas subyacentes a menudo no se pueden resolver exactamente y requieren métodos numéricos.
- La responsabilidad de la calidad de los resultados recae en el usuario. El usuario debe asegurarse de que se utiliza el modelo correcto para la tarea específica.
A diferencia de la verificación de la solución, la verificación del programa la realiza y documenta el fabricante del software, como Dlubal Software GmbH. Para esto, nos referimos a nuestros extensos ejemplos de verificación, artículos de la base de conocimientos y preguntas frecuentes sobre RWIND.
C. Pasos concretos y lista de comprobación para la verificación de la solución
El WTG Merkblatt M3 "Numerische Simulation von Windströmungen" proporciona una lista de comprobación concreta para la verificación de la solución en la sección 5.2:
Modelado
- ¿Están representados los efectos deseados por el modelo elegido?
- ¿Se ha utilizado la escala correcta?
- ¿El área de estudio elegida es lo suficientemente grande? (véase 4.1.3)
- ¿Es la relación de bloqueo lo suficientemente baja? (véase 4.1.3)
- ¿Se han formulado correctamente las condiciones de contorno?
- ¿Están suficientemente descritos los valores de entrada (ancho de banda, variabilidad)?
Calidad de malla
- ¿La rejilla es lo suficientemente fina en los puntos críticos?
- ¿Se conoce la influencia de la rejilla en la solución?
- ¿Funciona la rejilla igualmente bien para diferentes direcciones de flujo?
Parámetros numéricos
- ¿Se ha logrado la convergencia de los valores objetivo deseados?
- ¿Es la resolución temporal lo suficientemente fina para los fenómenos esperados?
Plausibilidad
- ¿Se produce el flujo en la dirección correcta?
- ¿Son plausibles los puntos de separación del flujo?
- ¿Son plausibles los coeficientes de presión y succión?
- ¿Son plausibles las fluctuaciones en las velocidades del viento?
- ¿Es apropiada la distribución de los parámetros de turbulencia?
Esta lista proporciona los criterios mínimos para verificar los diversos aspectos de una solución de CFD y se puede ampliar individualmente.
D. Resumen y perspectiva
La verificación de la solución es un aspecto importante de la CFD en el lado del usuario para garantizar la fiabilidad y precisión de las simulaciones. Mediante la evaluación sistemática del modelado, la calidad de la malla, los parámetros numéricos y la plausibilidad, los ingenieros pueden verificar y confirmar que las simulaciones implementadas proporcionan resultados realistas y fiables. El esfuerzo de verificación está determinado en gran medida por la complejidad del modelo, que debería estar justificado por los requisitos del problema de investigación. Se debe prestar especial atención al cuidado necesario al realizar la verificación de la solución, ya que requiere una relación equilibrada entre el esfuerzo y la profundidad de la investigación.
Fuentes
- Windtechnologische Gesellschaft WTG eV (2023). WTG-Merkblatt M1 - Experimentos en túnel de viento en aerodinámica de edificios. Aachen: Aerogenerador.
- Windtechnologische Gesellschaft WTG eV (2023). WTG-Merkblatt M3 – Simulación numérica de flujos de viento. Aachen: Aerogenerador.
- VDI eV (2015). Directiva VDI 6201 - Análisis estructural asistido por software. Düsseldorf: VDI.
