发布时间 : 星期二 文章CFD仿真验证及有效性指南更新完毕开始阅读
模拟中经常用到，并且与与有效过程相关的行为在概念上是不同的。事实上，调整行为包含一个不同的过程，可参考术语校准。
校准：为提高计算结果与实验数据符合性而调节计算模型中数值或物理模型参数的过程。
校准不是决定模型代表真实世界精确度的过程，不是确定结果的精确度，而是为提高计算结果与已有实验数据符合性提供指导的。因为财政预算和计算机资源的限制或者因为物理模型数据的不完整性，因而与有效性验证相比，校准是一个适应的过程。在很多情况下，校准和有效性验证之间的差别不容易识别，但是当校准执行时应努力识别，因为这直接影响到CFD模型预测结果的可信性。换句话说，校准影响的是计算结果与实验结果之间的差距有多远，并且对预测值的信任保持一个可接受的水平。校准不会产生和有效性相同可信性水平。
当复杂物理过程模型存在不确定性及实验中的测量不完整或者不精确时，更需要进行校准。在湍流燃烧流动、多相流及与其他物理过程如声学、结构动力学和辐射能传递有强耦合流动中，经常需要在计算中调节模型参数，例如，在用有限速率化学反应计算湍流反应流中考虑雷诺平均N-S方程时。因此应经常练习调节化学反应率以提高与实验数据的符合性。又例如在比较计算和实验数据时调节未知的或缺乏的特征参数（如边界条件）。不完整或不精确的数据经常被视为在计算代码中调节参数的机会。这种调节物理参数的行为与其他学科中用的高度发展的参数识别技术相似。例如，在结构动力学中，作为模型参数的机械接头刚度、接头阻尼能够清楚地被识别，在仿真结果与试验测量值中模型参数被最佳地估计。正式的参数识别程序能清楚识别分析的校准特性。
CFD校准行为如何影响预测可信性（如未来计算结果的精确性）是很难确定的，并且已经超出了现有技术。同样地，想要在校准计算中通过减少网格和时间步长收敛来评估预测精确性是很复杂的。对完整系统或子系统应用CFD模拟结果是常见的工程实践，而其可获得的网格解决方案远未解决。事实上，包含复杂物理的基准情况，尤其是三维模拟，可能没有网格解决方案。当基于网格方案确定的物理模型参数，而这网格已明确解决（under-resolved），那么这个就能被认为是校准的一部分。如果这个物理模型参数是基于更精细网格方案调整得到的，那么这种校准性质就能够被认可。当得到的重要数据与实验测得的符合性较好
时，网格不再细化，那这种校准行为也应该被认可，换句话说，进一步细化网格可能会减小实验数据符合性。
如同前文题到的，为了更深的理解每个过程，与有效性相比，校准的一些特性（subtleties）应该被强调。而且，增强对校准和有效性的理解对提高以后在预测复杂系统时的定量评估可信性有很大帮助。
4.3 实验数据要求
近来，已经开始向提高量化试验测量值的不确定性方法方向努力了。这些努力能够为有效性过程各个阶段获得适合的数据提供指导，从完整系统和子系统测试中获得的数据总是与特定硬件有关的，并且主要是通过大规模测试程序获得的。这些阶段提供的数据量通常受设计感兴趣的工程参数和系统性能测量的限制。这些数据通常有很大的不确定性，或者没有尝试进行评估不确定性。这些测试程序都需要昂贵的地面测试设备，或者全尺寸飞行测试项目。并且这些测试通常要在严格财政预算和日程限制的不利环境条件下进行。因此，对评估有效性所需要的物理模型参数、边界条件、初始条件的完整设置无法获得。事实上，用当前技术获得所有需要的信息经常是不切实际的或者是不可能的。
基准情况和单元问题应该提供精确代码验证的定性和定量数据。这两个阶段应该被认为是准确的CFD模型有效性实验，因为所有的重要行为都是以有效性为目的进行的且很少考虑系统或子系统性能、可靠性及产品竞争问题。有效性实验方法论的指导方针总结如下：
1 有效性实验应该被实验者和CFD代码开发者或者在整个项目中密切合作的用户联合设计，从开始到文件制定并且关于每种方法的优缺点都应完整说明。
2 有效性实验应能够扑捉到必要的流动物理特性，包括所有相关的物理模型数据及计算代码所需对的初始和实验条件。
3 有效性实验应该努力强调计算和实验方法之间的固有的协同作用。 4 虽然实验设计应该合作进行，但应保持实验和计算结果获得的独立。 5 实验测量应该有难度和特异性逐渐增加的层级，例如从全局综合数量到当地流动测量。
6 应包含不确定性分析程序，以通过分类描述和量化系统和随机误差源。
通常，基准情况和单元问题的有效性数据不是公司控股（company-proprietary）或者安全限制的。这些数据应该在公共数据库进行编译，例如AGARD流体动力学面板数据库和欧洲超音速数据库等。适合CFD有效性验证的高质量数据的需求不应被过分强调。
5总结和结论
仿真的可信性水平将是影响CFD作为一个研究和工程工具在未来的增长率的一个主要因素。CFD标准委员会认为建立这种可信性的关键是可接受的并且实用的双V验证术语和方法论的发展。本文中定义的验证是确定给定计算方案精确度的过程，也就是说，问题是否被正确解决？验证的基本策略是计算结果误差的量化和认定。而有效性验证是评估仿真计算代表真实情况的程度的过程，也就是说，是否解决了正确的问题？有效性验证的基本策略是物理计算方案的数学模型的误差和不确定性的量化和认定。其他的基本术语包括不确定性、误差、预测和校准。本文试图为模型验证和有效性验证的主要术语和问题提供基础。
这些预测指导方针没有适用于所有CFD仿真的固定的精确性要求，仿真所需要的精确性水平与仿真被使用的目的有关。并不是所有的仿真都需要论证高精确性而只要能估算仿真的误差或者不确定性。在复杂工程系统的CFD仿真中，精确性水平会受到花费、日程和系统失败风险的影响。
需要被强调的是本文中提到的方法论是指导方针而不是性能要求。CFD标准委员会认为CFD艺术的状态还没有发展到要求一致的程度。需要进行更多提高双V程序和详细方法论的研究。此外，需要更多关于基于双V的预测可信性定量评估的数学方法的研究。