I bygge- og procesanlægsprojekter vokser antallet af strømningsanalyser hurtigt. Kombinerer man 5 alternativer for bygningsplacering, 4 åbningsforhold og 16 vindretninger, får man 320 cases. Med 4 timer pr. case er det 53 dage ved simpel regning. Designtidsplanen venter ikke på det, så i praksis beregner de fleste nogle få udvalgte cases og estimerer resten.
Spørgsmålet er, »hvilke cases man skal vælge«
Erfarne ingeniører vælger som regel godt. Men grundlaget for valget er svært at forklare for tredjemand, og når et bedømmelsesudvalg spørger: »Hvorfor har I kun vurderet disse forhold?«, bliver svaret tyndt. Det større problem er, at der findes kombinationer, som intuitionen overser. Områder, hvor hver variabel for sig er uproblematisk, men hvor ydeevnen forringes kraftigt ved én bestemt kombination, findes i praksis ofte.
Surrogatmodellens rolle
En surrogatmodel lærer af et lille antal detaljerede analyseresultater og tilnærmer resultaterne for alle øvrige forhold. Det afgørende er, at surrogatmodellens prognoser ikke bruges som konklusioner. En surrogatmodel er udelukkende et kort, der viser, hvor man skal se nærmere efter.
Praktisk arbejdsforløb
- Trin 1 — Indledende sampling · Vælg 20–40 cases, der dækker designvariablernes rum jævnt, og kør detaljeret CFD på dem. Brug rumudfyldende metoder som Latin hypercube sampling, ikke tilfældigt valg.
- Trin 2 — Træning af surrogatmodel · Opbyg en responsflade ud fra de indledende resultater, og kvantificér prognosefejlen ved krydsvalidering. Overstiger fejlen tolerancen, tilføjes flere samples.
- Trin 3 — Scanning af hele domænet · Brug surrogatmodellen til at gennemgå alle kombinationer på få sekunder og identificere risikozoner og kandidatzoner for optimum.
- Trin 4 — Målrettet detaljeret analyse · Genberegn kun risikozonernes grænser og 10–20 optimumskandidater med detaljeret CFD for at bekræfte dem.
- Trin 5 — Verifikation og rapportering · Sammenhold resultaterne af den detaljerede analyse med surrogatmodellens prognoser, og angiv modellens konfidensinterval i rapporten.
Reelle fordele og begrænsninger
I en gennemgang af en bebyggelsesplan udført af DINETT blev antallet af detaljerede analyser reduceret til 54 cases mod 320 ved fuld beregning. Gennemgangsperioden blev omtrent halveret, og antallet af vurderede forhold steg faktisk. Undervejs blev der fundet to risikokombinationer, som intuitionen ikke ville have udvalgt.
Begrænsningerne er dog tydelige. Hvor den fysiske adfærd ændrer sig diskontinuert — for eksempel under forhold, hvor strømningsafløsning pludselig opstår — kan surrogatmodellens prognoser ramme langt ved siden af. Derfor skal områder med lav pålidelighed i surrogatmodellen altid kontrolleres med detaljeret analyse, og denne vurdering må ikke overlades til automatisering.
AI bruges til at udvide gennemgangens omfang, ikke til at drage konklusioner. Den endelige afgørelse skal hvile på detaljerede analyseresultater og ingeniørens vurdering, og rapporten skal tydeligt angive, hvilke cases der er detaljerede analyser, og hvilke der er prognoser.
Hvor skal man begynde?
Ikke alle projekter har brug for denne tilgang. Med færre end 50 cases er fuld beregning enklere og sikrere. Tilgangen giver mening, når der er tre eller flere variabler, mere end 100 kombinationer og en stram designtidsplan.
For at forankre dette arbejdsforløb i en organisation kræves der desuden scripts til analyseautomatisering og et system til styring af resultater. DINETT støtter kunderne hele vejen til overdragelse af procedurer og skabeloner, så de kan drive det med egne kompetencer.
Denne artikel bygger på praktisk erfaring fra DINETTs afdeling for ingeniørsimulering. Har du brug for rådgivning om konkret anvendelse eller et projekt, er du velkommen til at kontakte os via Serviceforespørgsel.
