Rakennus- ja laitoshankkeissa virtausanalyysien tapausmäärä kasvaa nopeasti. Yhdistä 5 rakennusten sijoitteluvaihtoehtoa, 4 aukko-olosuhdetta ja 16 tuulensuuntaa, niin tapauksia on 320. Neljällä tunnilla per tapaus se tekee yksinkertaisesti laskien 53 päivää. Suunnitteluaikataulut eivät odota sitä, joten käytännössä useimmat tiimit laskevat muutaman valitun tapauksen ja arvioivat loput.
Kysymys on siitä, ”mitkä tapaukset valitaan”
Kokeneet insinöörit valitsevat yleensä hyvin. Valintojen perusteita on kuitenkin vaikea selittää kolmannelle osapuolelle, ja kun tarkastuslautakunta kysyy ”miksi tarkastelitte vain näitä olosuhteita?”, vastaus jää vajaaksi. Suurempi ongelma on, että on olemassa yhdistelmiä, jotka intuitio ohittaa. Käytännössä löytyy usein vyöhykkeitä, joissa kukin muuttuja yksinään on kunnossa, mutta suorituskyky heikkenee jyrkästi yhdellä tietyllä yhdistelmällä.
Korvikemallin rooli
Korvikemalli oppii pienestä määrästä yksityiskohtaisia analyysituloksia ja approksimoi tulokset kaikille muille olosuhteille. Olennaista on, että korvikemallin ennusteita ei käytetä johtopäätöksinä. Korvikemalli on ainoastaan kartta, joka näyttää, mihin on katsottava tarkemmin.
Käytännön työnkulku
- Vaihe 1 – Alkuotanta · Valitse 20–40 tapausta, jotka kattavat suunnittelumuuttujien avaruuden tasaisesti, ja aja niille yksityiskohtainen CFD. Käytä tilaa täyttäviä menetelmiä, kuten latinalaista hyperkuutio-otantaa, älä satunnaista valintaa.
- Vaihe 2 – Korvikemallin opetus · Rakenna alkutuloksista vastepinta ja kvantifioi ennustevirhe ristiinvalidoinnilla. Jos virhe ylittää toleranssin, lisää otoksia.
- Vaihe 3 – Koko alueen läpikäynti · Käy korvikemallilla läpi kaikki yhdistelmät sekunneissa ja tunnista riskivyöhykkeet ja optimiehdokkaiden alueet.
- Vaihe 4 – Kohdennettu yksityiskohtainen analyysi · Laske yksityiskohtaisella CFD:llä uudelleen vain riskivyöhykkeiden rajat ja 10–20 optimiehdokasta niiden vahvistamiseksi.
- Vaihe 5 – Varmennus ja raportointi · Vertaa yksityiskohtaisia analyysituloksia korvikemallin ennusteisiin ja ilmoita mallin luottamusväli raportissa.
Todelliset hyödyt ja rajat
DINETTin tekemässä asemakaavatarkastelussa yksityiskohtaiset analyysit vähennettiin 54 tapaukseen täyden laskennan 320 tapauksen sijaan. Tarkasteluaika noin puolittui, ja tarkasteltujen olosuhteiden määrä itse asiassa kasvoi. Samalla löydettiin kaksi riskiyhdistelmää, joita intuitio ei olisi valinnut.
Rajat ovat kuitenkin selvät. Kun fysikaalinen käyttäytyminen muuttuu epäjatkuvasti – esimerkiksi olosuhteissa, joissa virtauksen irtoaminen tapahtuu äkillisesti – korvikemallin ennusteet voivat olla kaukana todellisesta. Siksi alueet, joilla korvikemallin luotettavuus on heikko, on aina tarkistettava yksityiskohtaisella analyysilla, eikä tätä arviointia saa jättää automaation varaan.
Tekoälyä käytetään tarkastelun laajentamiseen, ei johtopäätösten tekemiseen. Lopulliset ratkaisut on perustettava yksityiskohtaisiin analyysituloksiin ja insinöörin harkintaan, ja raporteissa on selvästi osoitettava, mitkä tapaukset ovat yksityiskohtaisia analyyseja ja mitkä ennusteita.
Mistä aloittaa
Kaikki hankkeet eivät tarvitse tätä lähestymistapaa. Alle 50 tapauksella täysi laskenta on yksinkertaisempi ja turvallisempi. Lähestymistapa kannattaa, kun muuttujia on kolme tai enemmän, yhdistelmiä yli 100 ja suunnitteluaikataulu on tiukka.
Työnkulun juurruttaminen organisaatioon edellyttää myös analyysien automatisointiskriptejä ja tulostenhallintajärjestelmää. DINETT tukee asiakkaita aina menettelyjen ja mallipohjien siirtoon asti, jotta he voivat käyttää työnkulkua omalla osaamisellaan.
Tämä artikkeli perustuu DINETTin insinöörisimulointidivisioonan käytännön kokemukseen. Tarkempia sovelluksia tai hankeneuvontaa varten ota meihin yhteyttä: Palvelukysely.
