Trong các dự án công trình và nhà máy, số trường hợp cần phân tích dòng chảy tăng rất nhanh. Kết hợp 5 phương án bố trí khối nhà, 4 điều kiện ô mở và 16 hướng gió sẽ có 320 trường hợp. Nếu mỗi trường hợp mất 4 giờ, tính đơn giản cũng mất 53 ngày. Tiến độ thiết kế không chờ đợi được như vậy, nên trên thực tế phần lớn chỉ chọn tính vài trường hợp và ước đoán phần còn lại.
Vấn đề là “chọn trường hợp nào”
Kỹ sư nhiều kinh nghiệm thường chọn khá tốt. Nhưng rất khó giải thích căn cứ của lựa chọn đó cho bên thứ ba, và khi hội đồng thẩm định hỏi “vì sao chỉ xem xét các điều kiện này?”, câu trả lời trở nên đuối lý. Vấn đề lớn hơn là tồn tại những tổ hợp mà trực giác bỏ sót. Trên thực tế, thường xuyên phát hiện những vùng mà từng biến riêng lẻ không có vấn đề nhưng tính năng lại suy giảm đột ngột ở một tổ hợp cụ thể.
Vai trò của mô hình thay thế (Surrogate Model)
Mô hình thay thế học từ một số ít kết quả phân tích chi tiết để dự báo gần đúng kết quả cho các điều kiện còn lại. Điều quan trọng là giá trị dự báo của mô hình thay thế không được dùng làm kết luận. Mô hình thay thế suy cho cùng chỉ là tấm bản đồ chỉ ra nơi cần xem xét chi tiết.
Quy trình áp dụng thực tế
- Bước 1 — Lấy mẫu ban đầu · Chọn 20~40 trường hợp phủ đều không gian biến thiết kế và chạy CFD chi tiết. Dùng các kỹ thuật lấp đầy không gian như Latin hypercube thay vì chọn ngẫu nhiên.
- Bước 2 — Huấn luyện mô hình thay thế · Xây dựng mặt đáp ứng từ kết quả ban đầu và định lượng sai số dự báo bằng kiểm chứng chéo. Nếu sai số vượt ngưỡng cho phép thì bổ sung mẫu.
- Bước 3 — Quét toàn miền · Dùng mô hình thay thế quét toàn bộ tổ hợp trong vài giây để xác định vùng rủi ro và vùng ứng viên tối ưu.
- Bước 4 — Phân tích chi tiết có chọn lọc · Chỉ tính lại bằng CFD chi tiết cho biên vùng rủi ro và 10~20 trường hợp ứng viên tối ưu để chốt kết quả.
- Bước 5 — Kiểm chứng và báo cáo · Đối chiếu kết quả phân tích chi tiết với dự báo của mô hình thay thế và nêu rõ khoảng tin cậy của mô hình trong báo cáo.
Hiệu quả thực tế và giới hạn
Trong một trường hợp thẩm tra bố trí tổng mặt bằng do DINETT thực hiện, số trường hợp phân tích chi tiết giảm còn 54 so với 320 nếu tính toán toàn bộ. Thời gian thẩm tra giảm khoảng một nửa, và số điều kiện được xem xét đồng thời lại còn tăng lên. Hai tổ hợp rủi ro mà trực giác sẽ không chọn đã được phát hiện trong quá trình này.
Tuy nhiên, giới hạn cũng rất rõ ràng. Tại những vùng mà hiện tượng vật lý thay đổi không liên tục — chẳng hạn điều kiện tách dòng xảy ra đột ngột — dự báo của mô hình thay thế có thể sai lệch lớn. Vì vậy, vùng có độ tin cậy thấp của mô hình thay thế bắt buộc phải được xác nhận bằng phân tích chi tiết, và điều quan trọng là không giao nhận định này cho tự động hóa.
AI được dùng để mở rộng phạm vi thẩm tra, không dùng để đưa ra kết luận. Phán quyết cuối cùng phải dựa trên kết quả phân tích chi tiết và phán đoán của kỹ sư, và báo cáo phải phân biệt rõ trường hợp nào là phân tích chi tiết, trường hợp nào là dự báo.
Nên bắt đầu từ đâu
Không phải dự án nào cũng cần cách làm này. Nếu số trường hợp dưới 50, tính toán toàn bộ sẽ đơn giản và an toàn hơn. Cách tiếp cận này phát huy ý nghĩa khi có từ 3 biến trở lên, tổ hợp vượt quá 100 trường hợp và tiến độ thiết kế gấp rút.
Ngoài ra, để đưa quy trình này vào vận hành ổn định trong tổ chức, cần trang bị đồng thời script tự động hóa phân tích và hệ thống quản lý kết quả. DINETT hỗ trợ khách hàng đến tận khâu chuyển giao quy trình và biểu mẫu để họ có thể tự vận hành bằng năng lực nội bộ.
Bài viết này được biên soạn dựa trên kinh nghiệm thực tiễn của bộ phận Mô phỏng kỹ thuật thuộc DINETT. Nếu cần tư vấn về phương pháp áp dụng cụ thể hoặc dự án, vui lòng liên hệ qua Yêu cầu dịch vụ.
