Ответ:
В данном FAQ сначала будет представлен обзор различий между верификациями, а затем рассмотрен критический аспект обеспечения качества в CFD: проверка решения. Это важный шаг для обеспечения точности и надежности расчетов CFD. Ниже мы объясним вам ключевые аспекты проверки решения в CFD на основе WCG Merkblatt M3 «Численное моделирование фон ветрового ветра», и дадим практические советы для вашей работы.
A. Проверка правильности и проверка
Во-первых, важно различать валидацию и верификацию. Проверка показывает, что уравнения решены правильные , это означает, что моделирование решает заданную задачу достаточно точно для выбранной модели. В приложениях CFD необходимо различать «проверку программы» и «проверку решения». Целью проверки программы является подтверждение того, что программное обеспечение правильно выполняет расчеты в своих условиях и правильно решает уравнения. Проверка расчета, то есть проверка решения, направлена на то, чтобы убедиться, что расчет является внутренне последовательным, что означает, что было достигнуто стабильное решение, при котором ожидаемые эффекты возникают и больше не зависят существенно от используемой модели. Тогда как проверку программы выполняет производитель программного обеспечения, проверку решения всегда выполняет пользователь.
B. Почему так важна проверка решения?
- Модели CFD всегда являются приближением к реальности. Они включают в себя упрощения и допущения, которые могут привести к отклонениям.
- лежащие в основе математические уравнения часто не совсем решаемы и требуют численных методов.
- Ответственность за качество результатов лежит на пользователе. Пользователь должен убедиться, что для решения конкретной задачи используется правильная модель.
В отличие от верификации решений, верификация программ выполняется и документируется производителем программного обеспечения, например, Dlubal Software GmbH. Для этого мы рекомендуем ссылаться на наши обширные контрольные примеры, статьи из базы знаний и часто задаваемые вопросы по RWIND.
C. Конкретные шаги и контрольный список для проверки решения
Контрольный список для проверки решения в разделе 5.2 затем предлагается в WAG Merkblatt M3 «Численное моделирование ветровой нагрузки»:
Моделирование
- Представляет ли выбранная модель желаемые эффекты?
- Был ли использован правильный масштаб?
- Достаточно ли велика выбранная область исследования? (см. 4.1.3)
- Достаточно ли низок коэффициент заполнения? (см. 4.1.3)
- Правильно ли были формулированы граничные условия?
- Достаточно ли описаны входные значения (ширина диапазона, изменчивость)?
Качество сетки
- Достаточно ли мелка решетка в критических точках?
- известно ли о влиянии решетки на решение?
- Одинаково ли эффективна решетка для разных направлений потока?
Численные параметры
- Достигнута ли сходимость с желаемых целевых значений?
- Достаточно ли для отражения ожидаемых явлений временное разрешение?
Правдоподобие
- Возникает ли поток в правильном направлении?
- Правдоподобны ли точки отрыва потока?
- Являются ли коэффициенты давления и подсасывания правдоподобными?
- Правдоподобны ли колебания скорости ветра?
- Распределение параметров турбулентности соответствует требованиям?
В данном списке представлен минимум критериев для проверки различных аспектов решения CFD, но его можно индивидуально расширить.
D. Резюме и перспективы применения
Проверка решения является важным аспектом CFD со стороны пользователя, поскольку позволяет обеспечить надежность и точность моделирования. Благодаря систематической оценке моделирования, качества сетки, численных параметров и правдоподобия, инженеры могут проверить и подтвердить, что реализованное моделирование дает реалистичные и надёжные результаты. Объем работ по верификации в значительной степени определяется сложностью модели, которая должна быть обоснована требованиями проблемы исследования. Особое внимание необходимо уделить тщательности при выполнении проверки решения, поскольку она требует сбалансированного соотношения между усилиями и глубиной анализа.
Источники
- Windtechnologische Gesellschaft WTC eV (2023). WtG-Merkblatt M1 - Эксперименты в аэродинамической трубе по аэродинамике здания. Аахен: Wtg.
- Windtechnologische Gesellschaft WTC eV (2023). WTC-Merkblatt M3 – Численное моделирование воздушных потоков. Аахен: Wtg.
- VDI eV (2015). Руководство VDI 6201 - Расчет конструкций с помощью программного обеспечения. Дюссельдорф: VDI.
