CFD 验证、确认与不确定度基础

验证回答“方程是否被正确求解”，确认回答“所选方程和模型是否足以代表目标现实”。两者不能互相替代，残差收敛也不等于实验一致。

1. 三个层次

代码验证检查软件对已知数学问题的实现，可用制造解或解析解。计算验证估计具体案例的迭代、网格和时间步误差。模型确认把计算与实验或高可信数据比较，并考虑双方不确定度。

2. 不确定度来源

• 几何尺寸、粗糙度和装配偏差；
• 边界测量与物性；
• 网格、时间步和迭代误差；
• 湍流、多相、反应等模型形式；
• 实验传感器、重复性和数据处理。

3. 分层验证路线

先验证单物理基准和简化部件，再验证耦合子系统，最后进入完整设备。每层只增加有限复杂度，便于定位误差来源。

4. 比较方式

不要只比较一个峰值。应比较积分量、剖面、位置、趋势和不确定度区间。计算与实验的空间位置、时间平均、滤波和参考量必须一致。

5. 结论表达

用“在给定工况和验证范围内，目标量误差/不确定度为……”表达，而不是笼统声称“模型已验证”。外推到未验证工况时应提高风险等级。

6. 参考资料

1. Roache, Verification and Validation in Computational Science and Engineering.
2. ASME V&V 20, Standard for Verification and Validation in Computational Fluid Dynamics and Heat Transfer.