Modelvalidatie en verificatie

Modelverificatie en modelvalidatie zijn twee aanvullende manieren om de kwaliteit van een rekenmodel te beoordelen. Verificatie onderzoekt of de gekozen wiskundige beschrijving en rekenprocedure correct zijn geïmplementeerd en opgelost. Validatie onderzoekt hoe goed het model de relevante werkelijkheid vertegenwoordigt, doorgaans door vergelijking met experimentele gegevens. In Fire Safety Engineering zijn beide nodig om te bepalen welke waarde aan een berekende temperatuur, rookconcentratie of ontruimingstijd kan worden toegekend.

Bij verificatie kunnen eenvoudige gevallen worden doorgerekend waarvoor een analytische oplossing bekend is. Ook controles op behoud van massa en energie zijn bruikbaar. Voor numerieke modellen wordt onderzocht of rekencellen en tijdstappen voldoende geschikt zijn. Daarnaast moet de projectspecifieke invoer worden gecontroleerd: een juist programma kan nog steeds een verkeerd gebouw berekenen wanneer een opening ontbreekt, een eenheid onjuist is of een ventilator verkeerd om staat. Softwareverificatie en invoercontrole behandelen dus verschillende foutbronnen.

Validatie vergelijkt voorspellingen met metingen voor omstandigheden die relevant zijn voor de toepassing. Een model dat gemiddelde rooklaagtemperaturen goed voorspelt, hoeft niet even nauwkeurig te zijn voor lokale stralingsbelasting of koolmonoxideproductie. Ook schaal, ventilatie, brandstof en geometrie zijn van belang. De meetonzekerheid hoort bij de vergelijking. Een verschil tussen meting en berekening is niet volledig aan het model toe te schrijven wanneer de proefinvoer of het meetresultaat zelf onzeker is.

Kalibratie is weer een andere stap: daarbij worden modelparameters aangepast om beter bij gegevens aan te sluiten. Een goede overeenkomst met de gegevens waarop is afgestemd, levert minder onafhankelijke bevestiging dan een vergelijking met andere proeven. Het is daarom belangrijk te onderscheiden welke gegevens voor afstemming zijn gebruikt en welke voor toetsing. Hetzelfde geldt voor empirische formules die binnen een bepaalde reeks proeven zijn afgeleid en daarbuiten worden toegepast.

Voor een project wordt nagegaan of beschikbare validatie het gekozen gebruik ondersteunt. Bij FDS of een zonemodel vraagt dat meer dan verwijzen naar een uitgebreide handleiding. De beoordelaar moet kunnen zien welke verschijnselen, invoerbereiken en uitvoergrootheden vergelijkbaar zijn met de validatiegevallen. Resterende afwijkingen en beperkingen worden verwerkt in de interpretatie en eventuele marges. Een model is dus niet eenmaal en voor alle toekomstige toepassingen ‘gevalideerd’; de onderbouwing blijft verbonden aan het verschijnsel, de omstandigheden en de nauwkeurigheid die de beslissing vereist.