Верификация и валидация компьютерных моделей

Показан путь получения современных компьютерных моделей: от концептуальной математической модели до частных настроек компьютерной модели, например, выбора параметров дискредитации расчетных сеток. Описан обобщенный подход к верификации и валидации (ВВ) компьютерных моделей и его основные этапы. В основе предложенного подхода использовано предположение, что моделируемые сложные физические явления и объекты имеют иерархическую структуру, которая позволяет разложить их на составные части/элементы (по конструкции — узлы и детали или по дисциплинам — газовая динамика, горение, теплообмен и т. д.). Для каждого элемента использована своя математическая (или компьютерная) модель и реализованы ВВ. ВВ сложной компьютерной модели осуществляется снизу вверх, т. е. в следующей последовательности: для деталей, узлов и рассматриваемого физического явления или объекта. Этот процесс продемонстрирован на примере ВВ комплексного расчета осевой турбины газотурбинного двигателя. Также затронуты темы, связанные с верификацией и сертификацией программного обеспечения, применяемого для разработки компьютерных моделей, и с ВВ цифровых двойников изделий.

Литература

[1] Guide for verification and validation in computational solid mechanics. ASME, 2006. 28 p.

[2] Guide for the verification and validation of computational fluid dynamics simulations. AIAA-G-077-1998. AIAA, 1998. 44 p.

[3] Popper K.R. The logic of scientific discovery. Basic Books, 1959. 479 p.

[4] Carnap R. Testability and meaning. Philos. Sci., 1936, vol. 3, no. 4, pp. 419–471.

[5] Kleindorfer G.B., O’Neill L., Ganeshan R. Validation in simulation: various positions in the philosophy of science. Manage. Sci., 1998, vol. 44, no. 8, pp. 1021–1066, doi: https://doi.org/10.1287/mnsc.44.8.1087

[6] Balci O., Sargent R.G. A bibliography on the credibility assessment and validation of simulation and mathematical models. Simuletter, 1984, vol. 15, no. 3, pp. 15–27.

[7] Hamilton M.A. Model validation: an annotated bibliography. Commun. Stat. – Theory Methods, 1991, vol. 20, no. 7, pp. 2207–2266, doi: https://doi.org/10.1080/03610929108830628

[8] Oberkampf W.L. Bibliography for verification and validation in computational simulation. SAND98-2041. Sandia National Laboratories, 1998.

[9] ГОСТ Р 57700.1–2017. Численное моделирование для разработки и сдачи в эксплуатацию высокотехнологичных промышленных изделий. Сертификация программного обеспечения. Требования. Москва, Стандартинформ, 2018. 10 с.

[10] ГОСТ Р 57700.2–2017. Численное моделирование для разработки и сдачи в эксплуатацию высокотехнологичных промышленных изделий. Сертификация программного обеспечения. Общие положения. Москва, Стандартинформ, 2018. 5 с.

[11] ГОСТ Р 57700.24–2020. Компьютерные модели и моделирование. Валидационный базис. Москва, Стандартинформ, 2020. 5 с.

[12] Vinogradov K.A., Kretinin G.V., Leshenko I.A. et al. Robust multiphysics optimization for fan blade aerodynamic efficiency, structural properties and flutter sensitivity. ASME Turbo Expo, 2018, vol. 2D, paper GT2018-76816, doi: https://doi.org/10.1115/GT2018-76816

[13] Сальников А.В., Данилов М.А., Чистов К.А. и др. Разработка демонстратора «цифрового двойника» ГТД. ICAM-2020. Т. 1. Москва, ЦИАМ им. П.И. Баранова, 2021, с. 231–234.

[14] Темис Ю.М., Соловьева А.В., Журенков Ю.Н. и др. Цифровой двойник установки для испытаний центробежного компрессора малоразмерного ГТД. Авиационные двигатели, 2021, № 1, с. 5–16, doi: https://doi.org/10.54349/26586061_2021_1_5

[15] Сальников А.В., Гордин М.В., Шмотин Ю.Н. и др. Цифровые двойники — платформа для управления жизненным циклом авиационных двигателей. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2022, № 4, с. 60–72, doi: https://doi.org/10.18698/0536-1044-2022-4-60-72