Questa FAQ innanzitutto fornisce una panoramica della differenza tra verifica e poi affronta un aspetto cruciale dell'assicurazione della qualità nel CFD: la verifica della soluzione. È un passo essenziale per garantire l'accuratezza e l'affidabilità dei calcoli CFD. Di seguito, spiegheremo gli aspetti chiave della verifica della soluzione nel CFD basandoci sul WTG Merkblatt M3 "Numerische Simulation von Windströmungen" e forniremo consigli pratici per il vostro lavoro.
A. Validazione vs. Verifica
In primo luogo, è importante distinguere tra validazione e verifica. La validazione dimostra che le equazioni corrette sono risolte, il che significa che la simulazione risolve il compito assegnato 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 serve a dimostrare che un programma software calcola correttamente entro le sue condizioni, risolvendo correttamente le equazioni. La revisione del calcolo, cioè la verifica della soluzione, mira a garantire che il calcolo sia internamente coerente, il che significa che è stata raggiunta una soluzione stabile in cui 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. Comportano semplificazioni e ipotesi che possono portare a deviazioni.
- Le equazioni matematiche sottostanti spesso non sono risolvibili esattamente e richiedono metodi numerici.
- La responsabilità della qualità dei risultati ricade sull'utente. L'utente deve garantire che il modello corretto sia utilizzato per il compito specifico.
In contrasto con la verifica della soluzione, la verifica del programma è effettuata e documentata dal produttore del software, come Dlubal Software GmbH. A tal proposito, facciamo riferimento ai nostri ampi esempi di verifica, articoli della knowledge base e FAQ su RWIND.
C. Passi Concreti e Lista di Controllo per la Verifica della Soluzione
Il WTG Merkblatt M3 "Numerische Simulation von Windströmungen" fornisce una lista di controllo concreta per la verifica della soluzione nella sezione 5.2:
Modelizzazione
- Gli effetti desiderati sono rappresentati dal modello scelto?
- È stata usata la scala corretta?
- L'area di studio scelta è sufficientemente ampia? (vedi 4.1.3)
- Il rapporto di blocco è sufficientemente basso? (vedi 4.1.3)
- Le condizioni al contorno sono state formulate correttamente?
- I valori di input sono sufficientemente descritti (ampiezza di banda, variabilità)?
Qualità della Griglia
- La griglia è abbastanza fine nei punti critici?
- L'influenza della griglia sulla soluzione è conosciuta?
- La griglia funziona ugualmente bene per diverse direzioni di flusso?
Parametri Numerici
- È stata raggiunta la convergenza dei valori target desiderati?
- La risoluzione temporale è abbastanza fine per i fenomeni attesi?
Plausibilità
- Il flusso avviene 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?
Questa lista fornisce i criteri minimi per verificare i vari aspetti di una soluzione CFD e può essere estesa individualmente.
D. Riassunto e Prospettive
La verifica della soluzione è un importante aspetto del CFD dal lato dell'utente per garantire l'affidabilità e l'accuratezza delle simulazioni. Attraverso la valutazione sistematica della modellizzazione, della qualità della griglia, 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. Bisogna prestare particolare attenzione alla cura necessaria nell'eseguire la verifica della soluzione, poiché richiede un rapporto equilibrato tra sforzo e profondità di indagine.
Fonti
- Windtechnologische Gesellschaft WTG e.V. (2023). WTG-Merkblatt M1 – Esperimenti in Galleria del Vento in Aerodinamica Edilizia. Aquisgrana: WTG.
- Windtechnologische Gesellschaft WTG e.V. (2023). WTG-Merkblatt M3 – Simulazione Numerica dei Flussi del Vento. Aquisgrana: WTG.
- VDI e.V. (2015). Linea Guida VDI 6201 – Analisi Strutturale Supportata da Software. Düsseldorf: VDI.