Moju 감사에서 원통 유동의 벽면 오차가 드러났다

Ifimo Lab은 Moju로 2차원 원통 주위 유동을 감사해, 양력·항력·와류 방출 주파수가 거의 같아도 벽면 근처의 점성 물리가 서로 다를 수 있다고 보고했다. 이 사례는 CFD 시뮬레이션 데이터를 신경망 대리모델 학습에 쓰려는 경우, 적분값의 수렴만으로는 데이터의 물리적 타당성을 확인하기 어렵다는 점을 보여준다.

Nektar++ 5.10.0으로 레이놀즈 수 100의 비압축성 유동을 계산했다. 두 해석은 6,883개 사각형 요소로 된 동일한 메시에서 다항식 차수 4와 6을 사용했다. 정착된 주기 유동 구간에서 얻은 값은 다음과 같다.

Moju는 지배 방정식의 잔차와 물리 법칙에 연결된 구성 관계를 점검한다. 이 사례에서는 국소 운동량 균형으로부터 점성계수 추정값을 구해, 선언한 점성계수 0.01과 비교했다. 점성 항이 충분히 커 점성계수를 식별할 수 있는 벽면 근처 표본만 평가했으며, 두 차수 모두 380개 중 156개가 대상이었다. 점수에는 잡음 정규화를 적용한 오차의 95백분위수를 사용했고, 최악 지점의 오차는 별도로 보고했다. 감사 방법 문서

Ifimo Lab에 따르면 연속 방정식과 운동량 방정식의 벽면 근처 잔차는 두 차수 모두 높은 점수를 받았다. 차이는 점성 균형이 설정한 유체 물성과 맞는지를 따졌을 때 나타났다. 식별 가능한 벽면 표본의 중앙값은 차수 4에서 0.009998, 차수 6에서 0.010000으로 모두 설정값에 가까웠지만, 중앙값만으로는 국소 오차가 드러나지 않았다.

이번 결과는 2차원 층류, 레이놀즈 수 100인 단일 사례다. 3차원·난류·고레이놀즈 수 유동에 대한 결론은 아니며, 허용성 등급은 표본에서 설정한 물리 법칙과 일치하는지를 나타낼 뿐 인증이나 실험 검증을 대신하지 않는다. 차수 6의 ‘보통’ 등급도 완벽함을 뜻하지 않는다. Moju 척도에서 ‘높음’은 90.9%부터다. 점수는 Moju 2.3.2와 2.4.2에서 다시 확인해 같은 결과를 얻었지만, 감사 파이프라인 자체를 정확한 나비에-스토크스 해로 검증하는 작업은 진행 중이다. 정상 상태의 Kovasznay 유동은 통과했고, 비정상 Taylor–Green 검사는 아직 완료되지 않았다. 시뮬레이션 데이터 필드는 저장소에 공개되지 않았다.

직접 사용하려면 다음 명령으로 설치할 수 있다.

pip install moju

관련 자료로는 CFD 스냅샷 감사 예제, 나비에-스토크스 항 진단 예제, 미분값 처리 문서가 있다. 사례 연구와 시뮬레이션은 Ifimo Lab이 수행했다. 질문과 비판은 저장소 이슈에서 받는다.