در مدل چندفیزیکی، خطا میتواند در هر فیزیک یا در اتصال میان آنها پنهان شود. Verification میپرسد آیا معادلات انتخابشده را درست حل کردهایم و Validation میپرسد آیا این معادلات و پارامترها واقعیت موردنظر را با دقت کافی نمایش میدهند.
در پایان چه چیزی به دست میآورید؟
- کنترل معادله، واحد و شرایط مرزی هر فیزیک بهصورت جداگانه.
- فعالسازی مرحلهای کوپلها و بررسی توازنها.
- مقایسه با حل تحلیلی، بنچمارک یا داده آزمایش همراه با معیار خطا.
مدل مفهومی را مستقل از نرمافزار بنویسید
دامنه، فیزیکها، پارامترها، ورودیها و خروجیهای هدف را پیش از ساخت Component مشخص کنید. برای هر مرز بنویسید چه شرطی و با چه دلیل فیزیکی اعمال میشود. مرز پیشفرض ممکن است با مسئله واقعی سازگار نباشد.
واحد هر پارامتر و منبع آن را ثبت کنید. COMSOL سازگاری ابعادی بسیاری از عبارتها را کنترل میکند، اما انتخاب مقدار یا رابطه نامناسب را تشخیص نمیدهد.
- معادلات حاکم و فرضهای سادهساز
- خواص ماده و وابستگی آنها به دما یا میدان
- شرایط اولیه و مرزی
- کمیتهای هدف و معیار مقایسه
هر فیزیک را جداگانه تأیید کنید
پیش از فعال کردن Multiphysics Coupling، فیزیکها را تا حد امکان جدا حل کنید. میدان دما، جریان، تنش یا پتانسیل باید از نظر جهت، تقارن و مرتبه بزرگی منطقی باشد.
توازن سراسری ابزار مهمی است: مجموع شار ورودی و خروجی، نیروی کل یا توان تولید و اتلاف باید با قانون بقا سازگار باشد. Derived Values و Integration Operators برای این کنترل مناسباند.
کوپل چندفیزیکی را مرحلهای فعال کنید
ابتدا کوپل یکطرفه را بررسی کنید؛ مثلاً دما بر تغییرشکل اثر بگذارد ولی تغییرشکل هنوز میدان حرارتی را تغییر ندهد. سپس در صورت نیاز کوپل دوطرفه را فعال کنید و تفاوت خروجی را بسنجید.
تنظیم Segregated یا Fully Coupled به قدرت اتصال و مقیاس متغیرها بستگی دارد. مقیاسبندی نامناسب میتواند حل را دشوار کند. مقدار اولیه نزدیک به پاسخ یا Ramp پارامترها برای غیرخطی قوی مفید است.
- هر فیزیک را جدا حل و کنترل کنید.
- کوپل یکطرفه را فعال و تغییر کمیت هدف را ثبت کنید.
- کوپل کامل را با افزایش تدریجی پارامتر اعمال کنید.
- توازنها و حساسیت نتیجه را پس از کوپل دوباره بسنجید.
Verification و Validation را گزارش کنید
استقلال از مش و گام زمانی باید برای کمیت هدف بررسی شود. سپس مدل با حل تحلیلی ساده، مثال مرجع یا داده آزمایش مقایسه شود. معیار خطا، مانند خطای نسبی یا RMSE، پیش از مقایسه تعیین شود.
عدم تطابق را فقط با تنظیم پارامترها پنهان نکنید. سهم عدم قطعیت اندازهگیری، خواص ماده، سادهسازی هندسه و شرایط مرزی را جداگانه بررسی و دامنه اعتبار مدل را بیان کنید.
- مدل مفهومی و واحد پارامترها را مستند کردهام.
- هر فیزیک را جداگانه حل و توازن آن را کنترل کردهام.
- اثر فعال شدن کوپل را کمی سنجیدهام.
- استقلال عددی و مقایسه با مرجع را گزارش کردهام.
پرسشهای رایج
تفاوت کالیبراسیون و Validation چیست؟
کالیبراسیون پارامترها را با داده تنظیم میکند؛ Validation عملکرد مدل را با داده مستقل و معیار ازپیشتعریفشده میسنجد.
آیا همگرایی Solver برای اعتبار کافی است؟
خیر. همگرایی فقط نشان میدهد الگوریتم به یک جواب عددی رسیده است؛ درستی فیزیک، مرزها و پارامترها نیازمند کنترل جداگانه است.