Risposta:
Questa FAQ fornisce prima una panoramica della differenza tra la verifica e quindi affronta un aspetto cruciale dell'assicurazione della qualità in CFD: verifica della soluzione. È un passaggio essenziale per garantire l'accuratezza e l'affidabilità dei calcoli CFD. Di seguito, spiegheremo gli aspetti chiave della verifica della soluzione in CFD sulla base del WTG Merkblatt M3 "Numerische Simulation von Windströmungen" e forniremo consigli pratici per il tuo lavoro.
A. Convalida vs. verifica
Innanzitutto, è importante distinguere tra validazione e verifica. La convalida mostra che le equazioni corrette sono state risolte, il che significa che la simulazione risolve il compito dato in modo sufficientemente accurato con il modello scelto. Per le applicazioni CFD, è necessario fare una distinzione tra "verifica del programma" e "verifica della soluzione". La verifica del programma ha lo scopo di dimostrare che un programma software calcola correttamente nelle sue condizioni, risolvendo correttamente le equazioni. La revisione del calcolo, ovvero la verifica della soluzione, mira a garantire che il calcolo sia internamente coerente, il che significa che è stata raggiunta una soluzione stabile dove si verificano gli effetti attesi e non dipendono più in modo significativo dal modello utilizzato. Mentre la verifica del programma è condotta dal produttore del software, la verifica della soluzione è sempre eseguita dall'utente.
B. Perché la verifica della soluzione è così importante?
- I modelli CFD sono sempre approssimazioni della realtà. Implicano semplificazioni e ipotesi che possono portare a deviazioni.
- Le equazioni matematiche sottostanti spesso non sono esattamente risolvibili e richiedono metodi numerici.
- La responsabilità della qualità dei risultati è dell'utente. L'utente deve assicurarsi che venga utilizzato il modello corretto per l'attività specifica.
A differenza della verifica della soluzione, la verifica del programma viene eseguita e documentata dal produttore del software, come Dlubal Software GmbH. Per questo, facciamo riferimento ai nostri numerosi esempi di verifica, agli articoli della knowledge base e alle domande frequenti su RWIND.
C. Passaggi concreti ed elenco di controllo per la verifica della soluzione
Il WTG Merkblatt M3 "Numerische Simulation von Windströmungen" fornisce una checklist concreta per la verifica della soluzione nella sezione 5.2:
Modellazione
- Gli effetti desiderati sono rappresentati dal modello scelto?
- È stata utilizzata la scala corretta?
- L'area di studio scelta è sufficientemente grande? (vedi 4.1.3)
- Il tasso di blocco è sufficientemente basso? (vedi 4.1.3)
- Le condizioni al contorno sono state formulate correttamente?
- I valori di input sono sufficientemente descritti (larghezza di banda, variabilità)?
Qualità della mesh
- La griglia è abbastanza fine nei punti critici?
- L'influenza della griglia sulla soluzione è nota?
- La griglia funziona ugualmente bene per diverse direzioni del flusso?
Parametri numerici
- La convergenza dei valori target desiderati è stata raggiunta?
- La risoluzione temporale è abbastanza fine per i fenomeni attesi?
Plausibilità
- Il flusso si verifica nella direzione corretta?
- I punti di separazione del flusso sono plausibili?
- I coefficienti di pressione e di aspirazione sono plausibili?
- Le fluttuazioni delle velocità del vento sono plausibili?
- La distribuzione dei parametri di turbolenza è appropriata?
Questo elenco fornisce i criteri minimi per verificare i vari aspetti di una soluzione CFD e può essere ampliato individualmente.
D. Riepilogo e prospettive
La verifica della soluzione è un aspetto importante di CFD sul lato utente per garantire l'affidabilità e l'accuratezza delle simulazioni. Attraverso la valutazione sistematica della modellazione, della qualità della mesh, dei parametri numerici e della plausibilità, gli ingegneri possono verificare e confermare che le simulazioni implementate forniscono risultati realistici e affidabili. Lo sforzo di verifica è in gran parte determinato dalla complessità del modello, che dovrebbe essere giustificata dai requisiti del problema di indagine. Particolare attenzione deve essere prestata alla cura necessaria nello svolgimento della verifica della soluzione, poiché richiede una relazione equilibrata tra sforzo e profondità dell'indagine.
Fonti
- Windtechnologische Gesellschaft WTG eV (2023). WTG-Merkblatt M1 - Esperimenti in galleria del vento nell'aerodinamica degli edifici. Aquisgrana: WTG.
- Windtechnologische Gesellschaft WTG eV (2023). WTG-Merkblatt M3 – Simulazione numerica dei flussi del vento. Aquisgrana: WTG.
- VDI eV (2015). Linea guida VDI 6201 - Analisi strutturale supportata da software. Dusseldorf: VDI.
