İki soru vardır ve birbirinin yerine geçmezler:
- Doğrulama (verification): Denklemleri doğru çözüyor muyum?
- Geçerleme (validation): Doğru denklemleri mi çözüyorum?
Birincisi tamamen matematikseldir ve ölçüm gerektirmez. İkincisi fizikseldir ve ölçüm olmadan yapılamaz. Bir raporda "CFD sonucu ölçümle %3 uyumlu" yazıyorsa ama ağdan bağımsızlık gösterilmemişse, o %3'ün ne anlama geldiği bilinmiyor demektir.
Neden bu sıra önemli
Doğrulanmamış bir çözümde iki hata birbirini gizler. Ağ hatası sonucu yukarı, model hatası aşağı çekiyorsa toplam ölçüme çok yakın çıkar ve çalışma başarılı görünür. Ağı sıklaştırdığınız anda uyum bozulur — çünkü uyum baştan tesadüftü.
Bu yüzden sıra şaşmaz: önce doğrulama, sonra geçerleme. Ağdan bağımsızlığı göstermeden ölçümle karşılaştırma yapmak, sonucun hangi kısmının fizik hangi kısmının sayısal hata olduğunu ayırt edilemez hâle getirir.
Doğrulama neyi kapsar
- Ağdan bağımsızlık. En az üç ağ, sistematik sıklaştırma oranı. Bkz. ağdan bağımsızlık notu.
- Zaman adımından bağımsızlık. Zamana bağlı çözümlerde ağ kadar gereklidir.
- Yakınsama. Artıklar, izlenen büyüklükler ve korunum dengesi.
- Kod doğrulaması. Bilinen analitik çözümü olan bir problemi çözüp beklenen yakınsama mertebesinin elde edilip edilmediğine bakmak. Kullanıcı tarafında nadiren yapılır ama özel bir model yazıldıysa yapılmalıdır.
Geçerleme neyi kapsar
Geçerleme, sonucu ölçümle karşılaştırmaktır — ama karşılaştırmanın kendisi de belirsizlik taşır:
- Ölçümün belirsizliği. Sensörün doğruluğu, kalibrasyon, tekrarlanabilirlik. Ölçümün belirsizliği ±%8 ise, hesapla ölçüm arasındaki %5 fark bir uyuşmazlık değildir.
- Koşulların aynı olması. Modeldeki sınır koşulu ile test düzeneğindeki gerçek koşul aynı mı? Giriş profili, yüzey pürüzlülüğü, ortam sıcaklığı, sızdırmazlık.
- Karşılaştırılan büyüklüğün seçimi. Tek bir noktadaki sıcaklık tesadüfen tutabilir. Bir profil ya da bir eğri boyunca uyum çok daha güçlü bir kanıttır.
Geçerleme verisi yoksa
Çoğu endüstriyel projede karşılaştırılacak ölçüm yoktur. Bu, geçerleme yapılmış gibi davranmayı meşru kılmaz. Yapılabilecekler şunlardır:
- Basitleştirilmiş bir alt problemi analitik çözüm ya da yerleşik bir korelasyonla karşılaştırmak
- Literatürdeki benzer bir düzenek için yayımlanmış deney verisiyle aynı yöntemi bir kez koşmak
- Sonucu mutlak değer olarak değil karşılaştırmalı kullanmak — model hatasının büyük kısmı iki tasarımda da aynı yönde etki ettiği için farkta sadeleşir. Bkz. kaç haneyle verilmeli notu.
Hangisi yapıldıysa raporda o yazılır. "Geçerleme yapılamamıştır, sonuç karşılaştırmalı olarak kullanılmalıdır" cümlesi, yapılmamış bir geçerlemeyi ima etmekten çok daha değerlidir.
Kaynaklar
- ASME (2009, R2021). V&V 20 — Standard for Verification and Validation in Computational Fluid Dynamics and Heat Transfer. American Society of Mechanical Engineers, New York.
- Roache, P. J. (1994). Perspective: A method for uniform reporting of grid refinement studies. Journal of Fluids Engineering, 116(3), 405–413. DOI: 10.1115/1.2910291
- Celik, I. B., Ghia, U., Roache, P. J., Freitas, C. J., Coleman, H. & Raad, P. E. (2008). Procedure for estimation and reporting of uncertainty due to discretization in CFD applications. Journal of Fluids Engineering, 130(7), 078001. DOI: 10.1115/1.2960953