FESADev/docs/shell-transient-heat-transfer/implementation-verification.md

# Shell 과도 열전달 구현·검증 기록

- Feature ID: `shell-transient-heat-transfer`
- Owner: 메인 assistant
- 상태: 기존 전체 baseline 확보; 열해석 구현·검증 진행 중. 제품 검증 완료가 아니다.
- 기준: [PRD](PRD.md), [ADR](ADR.md), [정식화](formulation.md),
  [독립 수치 검토](numerical-review.md), [공통 tolerance](../TOLERANCE.md).

## Production 변경 전 baseline

검사 대상 source revision은 `a3502c9b974bc17698d57438274408f29317ced4`다.
검사 도중 reference 두 파일만 `e6fd9e9`에 추가했으며 production source와 테스트는 변경하지 않았다.
정식화·계약 문서 편집은 별도 task checkout에서 수행했다.

Windows MSVC x64 Debug, CMake/Ninja와 기존 설치된 의존성을 사용했다.
MSVC toolset 14.51.36231, oneAPI MKL 2026.1, TBB 2023.1, HDF5 2.1.1 및
승인 local GoogleTest checkout을 사용했다. 머신별 절대 경로는 개인 실행 환경에만 둔다.
저장소에 `.harness/config.json`이 없어 직접 preset을 실행했다.

| 실행 | Captured exit | 관찰 |
| --- | --- | --- |
| `cmake --preset windows-msvc-ninja-debug -DCMAKE_PROJECT_FESA_INCLUDE=` | 0 | Configure 완료; 추가 task source overlay 없음 |
| `cmake --build --preset windows-msvc-ninja-debug --parallel 4` | 0 | 전체 baseline build 완료; compiler warning 검색 결과 없음 |
| `ctest --preset windows-msvc-ninja-debug --show-only=json-v1` | 0 | 478개 검사 발견 |
| `ctest --preset windows-msvc-ninja-debug --output-on-failure` | 8 | 478개: 475 PASS, 2 FAIL, 1 SKIP. 3480.67초; 전체 검사 제외 없음 |

실제 로그·argv·revision·exit·완료 시각은 로컬 `.dryforge/evidence/baseline-*.log`와
각 `.log.json`에 보존한다. 전체 CTest 로그도 `.dryforge/evidence/baseline-LastTest.log`에
복사해 후속 실행으로 덮어쓰이지 않도록 보존했다. Native CTest exit은 8이고 외부
PowerShell 실행 도구는 실패 exit 1을 반환했다. 아래 표는 실제 로그의 값을 요약한다.

### 기존 HHT 실패

`HhtShellPhysics.C08aRigidManufacturedOrbitFullCoordinateTimeConvergence`는
828.34초 실행 후 실패했다. 여섯 channel의 정의와 원래 판정은
`tests/unit/analysis/hht_shell_physics_test.cpp`의 해당 검사 그대로다.

| 실패 metric | 실제 값 | 기존 기준 |
| --- | --- | --- |
| Channel 3 최종 refinement error / noise floor | `1.178006582488537e-6` / `1.664587376115457e-6` | error > noise floor |
| Channel 5 마지막 시간격자의 최대 error | `5.675659240050177e-4` | <= `1e-4` |
| Channel 5 두 refinement order | `1.0286686694389584`, `1.0289692381730642` | 각각 >= `1.8` |
| Channel 5 error / noise floor | `5.675659240050177e-4` / `8.1556816896757325e-4` | error > noise floor |

`HhtShellPhysics.C08bFreeFiniteRotationPlateSelfConvergenceAndPhysicalInvariants`는
2382.81초 실행 후 실패했다. 마지막 공통시간 차이는 다음과 같다.

| Channel | 마지막 self-difference | 기존 기준 |
| --- | --- | --- |
| q_u | `5.5474274071377627e-6` | <= `1e-4` (이 항목은 통과) |
| q_phi | `1.3870090193204238e-4` | <= `1e-4` |
| v_u | `1.7761250930811503e-4` | <= `1e-4` |
| v_phi | `1.15434079805253e-2` | <= `1e-4` |
| a_u | `1.1979645042237048e-2` | <= `1e-4` |
| a_phi | `8.6893881162834119e-1` | <= `1e-4` |

q_phi/v_phi/a_u/a_phi의 마지막 두 관측 차수는 각각
`(-.1538334889569796,.17869938751647654)`,
`(-.084636748464689021,.057860368459572473)`,
`(.4062904963410236,.20093674620022031)`,
`(-.15578672026532631,.17674898422982255)`로 기존 `>=1.8`에 미달했다.
v_u의 마지막 차수도 `.85658192310858094`로 미달했다.
Linear momentum drift의 마지막 세 값은
`3.8504721819452428e-14`, `4.8249991985258491e-14`, `2.004031863681472e-13`으로,
원래 strict decrease와 마지막 비율 `<=.6` 검사도 실패했다. 작은 값이라는 이유로 면제하지 않는다.
최종 energy/L drift는 `9.5590394502167011e-7` / `4.2974921804532845e-7`이었다.
이 실패 양상은 [기존 HHT physics 검토](../hht-implicit-dynamics/physics-evaluation.md)의
미해결 C08 범위와 일치하며 열해석 변경 이전에 재현했다.

### 기존 HHT N7 inconclusive

`HhtTemporalVerification.C04aFinestReductionComparisonIsNumericallyResolved`는
기존 테스트의 명시 `GTEST_SKIP()` 분기로 SKIP이었다. Full/reduced acceleration defect
`3.0790209097630861e-10`이 기존 비교 기준 `1e-10`보다 크지만 arithmetic/solve resolution
`6.2961354117696263e-10` 이하인 경우를 N7 INCONCLUSIVE로 표시하는 원래 검사다.
원인과 범위를 `tests/unit/analysis/hht_temporal_verification_test.cpp:478` 및 실제 출력으로
대조했다. 환경 누락이나 열 기능의 미실행이 아니며, 이 항목을 PASS로 세지 않는다.
최종 전체 검사에서도 이 분류와 metric을 대조하고 새 skip으로 검증을 회피하지 않는다.

승인된 예외는 재현된 무관한 기존 HHT 실패의 별도 보존뿐이다. 마지막 전체 검사에서
동일 metric을 대조하여 새 실패·악화 여부를 확인한다. 기존 실패를 PASS/SKIP으로 바꾸거나
전체 CTest green으로 보고하지 않는다. 예상하지 못한 실패와 열해석 필수 실패는 자동 면제하지 않는다.

## Reference 복사와 원본 보존

`git worktree list --porcelain`으로 확인한 동일 저장소 `dev` checkout의
`reference/shell-thermal/`에서 다음 두 파일을 같은 상대 경로로 byte 그대로 복사했다.
원본과 복사본의 SHA256이 각각 일치했고, 복사본을 `e6fd9e9`에 기록했다.

| 파일 | 원본과 복사본의 SHA256 |
| --- | --- |
| `shell-thermal.inp` | `955C8BEEC35CE53DA5F5DD48785CF8C12FCE726EBFDE7EAE40CF69DBF00D6EA4` |
| `shell-thermal NodalTemperature.csv` | `765B0D0F64C24CDE6D033D6EF80E0267275A496C97E28D932466EB877810D3E5` |

Abaqus 실행·reference 재생성·이름 변경·내용 보정은 수행하지 않았다.
이 hash 확인은 FESA/reference 수치 비교 통과 evidence가 아니다.

## 구현 및 최종 검증

### 구현 전 수치 계약

정식화와 승인 범위의 정합, 전체 patch certificate, source 접속, 시간격자·오차·수렴·slab
검증 기준을 작성하고 독립 수치 검토를 마쳤다. 검토 대상 정식화의 마지막 수식 변경은
`dd409b5`, 독립 보고서의 최종 보완은 `6df5a17`이다. 설계상 blocking 지적은 해결했다.
소스 구현의 정확도 통과 판정은 아니다.

- 전역 T-edge 좌표 검사를 source endpoint를 공유하는 후보로 제한하여 disconnected 접촉을 구별했다.
- 입력 rounding-cell을 놓치는 시간격자 반례를 발견하고 정확한 cell overlap으로 보완했다.
  Production은 최대 122비트의 고정 폭 연산이며 새 임의정밀도 의존성을 요구하지 않는다.
- 공간수렴 검증은 8/16/32/64 정사각 mesh, `T=.001`, 32증분으로 고정했다.
  기존 관찰 차수 기준을 유지하고 시간오차/공간오차 비율의 최대값 `.006864`를 확인했다.
  가장 큰 mesh의 온도·flux 원시 이력은 약 77.3MiB다.
- 고정5점의 초기 slab 오차·warped 3×3 적분 오차는 별도로 정량화했다.

통합된 문서의 [독립 oracle 부록](numerical-oracle-scratch.md)의 Python block 5개를
메인이 다시 추출 실행했다. Captured Python exit 0,
`ALL SCRATCH BLOCKS COMPLETED`를 확인했고 출력은
`.dryforge/evidence/t1-oracle-replay.log`에 보존했다.
기능 문서의 링크·anchor·요구사항 ID 및 `git diff --check`도 통과했다.
문서 변경을 이유로 solver build/CTest를 반복하지 않았다.

### Thermal semantic model

열물성·Domain·AnalysisModel semantic 구현을 `254247e`, `283628e`로 작성하고,
독립 코드 검토에서 해당 범위의 잔여 차단 항목이 없음을 확인했다.
BC/CFLUX는 source DOF 11·15만 허용한다. 열 재료·단면의 local index와 전체 Domain
material index를 구분하며, 구조 step 접근을 열 모델에 잘못 호출하면 명시적으로 실패한다.
두 단계 BC는 원본 수준별 정의를 보존하며 최종 상속·override는 후속 입력/실행 연결의 책임이다.

Endpoint 제한의 행동 재현 검사에서 기존 구현이 12·13·14를 수용하여 CTest exit 8을
확인했고 수정 후 통과했다. 이전 API 누락에 의한 compile 실패는 행동 재현 evidence로
계산하지 않는다. 잘못된 물성·두께, 비활성 target, 초기값·BC 충돌, constrained CFlux
중복·순서 보존, 이동 후 소유 데이터 접근과 다중 재료 인덱스를 검사했다.

작업 checkout의 clean MSVC x64 Debug build와 최종 fixture 추가 후 incremental build는
각각 exit 0이다. 최종 관련 CTest는 **21/21 PASS**, exit 0이며 compiler warning은
검색되지 않았다. 실제 evidence는 `t2-correction-clean-build-build.log`,
`t2-correction-final-build-build.log`, `t2-correction-final-regression-test.log` 및 각
명령·cwd·native exit JSON에 보존했다. 실행 당시 HEAD는 commit 전 `254247e`이고,
최종 검사 09:47:06 UTC 후 동일 수정분을 `283628e`로 기록했다.

검증 중 한국어 MSVC `/showIncludes` prefix가 CMake에서 잘못 decode되어 Ninja가
header dependency를 0개로 기록하는 환경 문제를 발견했다. Header 변경 후 이전 객체를
재사용하여 AnalysisModel 접근 오류가 발생했다. 개인 검증 환경에서 실제 UTF-8 prefix를
지정하고 clean build한 뒤 같은 객체의 dependency가 47개이며 관련 header를 포함함을
확인했다. 잘못된 추적 상태의 중간 incremental 결과는 최종 evidence로 사용하지 않는다.
Production 변경 전 baseline은 175개 build action을 처음부터 실행한 결과로 유지한다.

공통 CMake source/test 등록 후 통합 checkout에서도 clean build exit 0, CTest inventory
**487개**, 관련 semantic·기존 structural DOF 검사를 포함한 **29/29 PASS**를 확인했다.
Evidence는 `.dryforge/evidence/semantic-integrated-{configure,build,test}.log`와
`semantic-integrated-serial-inventory.log`다. 최초 inventory와 test를 동시에 시작했을 때
GoogleTest discovery의 공용 JSON 생성이 경합하여 inventory exit 8이 발생했다.
직렬 inventory 재실행은 exit 0이며, 이후 같은 build tree의 discovery/test는 직렬 실행한다.

### Thermal DOF 매핑

`e71f3ad`, `17a2355`의 열 5성분 profile, 활성 절점 번호, 20-entry scatter, partition과
CSR 매핑을 독립 검토했다. Canonical 11..15 순서, 비연속 반복 절점, 잘못된 enum 범위,
구조/열 profile 오용을 거부한다. 미사용 절점이 중간에 있는 경우와 공유 edge·분리 영역,
BC 상속·override, 실패 후 전체 mapping 보존을 확인했다.

`t4-final3-build.log`는 native exit 0, `t4-final3-test.log`는 **13/13 PASS**, exit 0이다.
이 중 기존 structural DofManager 검사는 8개다. `t4-final2-inventory.log`의 491개는
discovery 수이며 전체 실행 수가 아니다. 검사 후 마지막 수정은 줄바꿈·들여쓰기뿐임을
독립 reviewer가 확인했고, 범위 내 잔여 차단 항목 없이 `7b9a36c`로 통합했다.
요소 kernel과 결합한 통합 검사는 kernel 완료 후 수행한다.

PATH 밖의 설치된 clang-format을 확인한 뒤 새 semantic 파일의 서식을 적용했다.
`8ba4d18`은 세 신규 파일의 서식 수정이며 관련 신규 header/source/test의 dry-run 검사는
exit 0이다. 앞선 수동 서식 확인을 formatter 실행으로 대신 주장하지 않는다.

### 시간격자 독립 실행 확인

요소 kernel과 분리된 시간격자 checkpoint `e33ee6a`를 독립 검토자가 별도 실행기로
컴파일했다. Production의 binary64 입력 cell 판정을 exact Fraction oracle의
**11,043개 사례**에 대조했고, 유효 11,030개와 입력·INC 거부 13개에서 불일치가 없었다.
**66,023개 Frame 표본**의 저장 시각·실제 delta가 비트 단위로 일치했다.
기본 INC=100, 범위 밖 Frame 거부와 진단도 확인했다.

MSVC `/Od /W4 /WX /fp:precise` standalone build, runner 및 비교기는 각각 native exit 0이다.
원래 subnormal 간격, open/closed midpoint, 최대 finite, 실제 shortened 마지막 증분과
거대한 count의 O(1) 사전검사를 포함한다. Evidence는 작업 checkout의
`.dryforge/review/time_grid_e33ee6a/`에 committed source manifest, 실제 출력,
`comparison.json` 및 실행 명령으로 보존했다. 이는 시간격자에 한정한 evidence이며
kernel·procedure·physics의 최종 판정을 대신하지 않는다.

### 요소 kernel과 형상 검증

요소 구현 checkpoint `32f0c16`의 독립 행동 계약 검토에서 잔여 차단 항목이 없었다.
Domain의 node/section 범위 검사 뒤 전체 patch와 source 접속을 검사하며, 분리 영역의
좌표 접촉을 자동 연결하지 않는다. Recovery는 4×6 위치, 중립면의 별도 두 trace와
열벡터 `e1/e2/n`을 유지한다. 생성·복구 실패는 기존 kernel을 변경하지 않는다.

작업 checkout의 `t3-ready-build.log`, `t3-ready-test.log`는 native exit 0이며
**32/32 PASS**다: kernel 10, geometry 9, time 7, semantic 6개다.
`t3-ready-inventory.log`의 513개는 discovery 수이며 전체 실행 수가 아니다.
실행 metadata의 HEAD는 commit 전 `e33ee6a`이고, 검사한 수정분을 이후 `32f0c16`에
기록했다. Build warning은 검색되지 않았고 formatter와 `git diff --check`도 통과했다.
`32f0c16`의 독립 수치 검토도 잔여 차단 항목 없이 통과했다. Commit에서 추출한 실제
kernel/geometry를 MSVC로 별도 컴파일하여 고정밀 oracle와 대조했다.

- 유효 fixture 22개의 C/K 계수 17,600개와 평가점 198개의 면적·gradient enclosure
  2,574개에서 production 반올림 오차 경계 위반이 없었다.
- 직접 54점 적분과 절댓값 contribution 기준, C 양정치·K rank 19·상수 모드,
  두께 변화·별도 중립면 trace·source topology 14개 사례를 확인했다.
- 고정 affine/distorted/saddle 사례의 3/5/7 적분 진단과 production C/K를 이용한
  독립 BE 대수 응답, 실제 `Recover`의 온도 응답 5개를 확인했다. 전역 procedure를
  실행한 결과는 아니다.

실제 명령·native exit와 계산 결과는 작업 checkout의
`.dryforge/review/kernel_32f0c16/`에 보존했다. 최종 compile/runner/checker는 모두 exit 0이다.
최초 surface oracle는 이동된 평판의 정확한 영 성분에 남은 고정밀 cancellation 폭으로
exit 1이었다. 입력 좌표 차를 exact Fraction으로 계산하여 oracle의 translation을
제거한 뒤 같은 포함 검사가 통과했다. Production 변경이나 tolerance 완화는 없었다.
공통 CMake 등록 commit `85b5daa`에서 MSVC x64 Debug clean build exit 0,
inventory **517개**, 열·기존 Domain·자유도 관련 **89/89 PASS**, exit 0을 확인했다.
Evidence는 `.dryforge/evidence/thermal-kernel-final-{configure,build,inventory,test}.log`와
각 native exit JSON이다. 전체 CTest 실행은 아니며 최종 회귀는 별도로 남는다.

최초 통합 build는 exit 0이었지만 Windows PowerShell 5가 UTF-8 BOM 없는 개인 helper의
한국어 prefix를 잘못 읽어 header 의존성 추적이 손상됐다. Helper에 BOM을 추가하고
`pwsh`로 configure 및 clean build를 다시 수행했다. 최종 Ninja prefix와 실제 header
dependency를 확인했으며, 중간 `thermal-kernel-integrated-build.log`는 최종 근거를
대신하지 않는다. 이 보완은 개인 검증 환경에 한정하며 제품 소스 변경은 없다.

### 결정적 조립과 accepted state

`54154bee`의 full K/C/Q 조립과 결과 state를 독립 검토하여 잔여 차단 항목이 없음을
확인했다. Local kernel 오차와 순서가 고정된 합산 오차를 포함한 경계를 제공하며,
constrained Q도 보존한다. State는 생성 뒤 Domain 수명에 의존하지 않고 raw 초기
프레임, immutable row mapping, 정확한 schedule 및 완료 프레임을 소유한다.

작업 checkout의 `t6-final-{build,inventory,test}.log`는 각각 native exit 0이다.
Inventory 528개 중 관련 **11/11 PASS**이며 24종류의 candidate 손상에 대한 전체
이력 보존과 UINT32_MAX schedule의 선할당 방지도 검사했다. 실행 당시 HEAD는
commit 전 `85b5daa`였고, 같은 수정분을 `54154bee`에 기록했다.

독립 실행기는 committed assembler/state를 별도 컴파일하여 4요소·9활성절점의
서로 다른 물성·두께 및 global material offset 모델을 검산했다. Exact Fraction
oracle의 C/K **4,050항**과 **40개 하중 사례**를 대조했고, 유효 39개와 overflow
거부 1개가 기대와 일치했다. Serial/actual TBB의 값·오차 경계·flux는 비트 단위로
일치했다. State의 초기값·완료 여부·잘못된 uint64 frame 거부·복사 독립성도 확인했다.

Evidence는 작업 checkout의 `.dryforge/review/t6_54154bee/`에 보존했다.
최초 reviewer runner의 정수 narrowing compile 실패를 구별해 기록했으며,
수정 후 compile/runner/Fraction checker/source audit는 모두 실제 exit 0이다.
입력 파서와 합친 통합 검사는 파서 검토 완료 후 수행한다.

### Thermal 입력 subset과 진단

입력 구현 `203d068`을 독립 검토하여 T5 범위의 잔여 차단 항목이 없음을 확인했다.
DS4 inline ELSET, 상수 물성·5점 단면, raw 초기값, model/step 경계조건,
source 순서 CFLUX와 정확한 시간격자를 연결한다. 부가 keyword는 승인된 형식만
허용하며 source warning을 남긴다. 미사용 surface도 target을 검증하고 보존한다.

검토에서 strict output/restart, surface resolution, source 진단 및 mixed procedure
문제를 보완했다. 마지막 DS4 inline ELSET 거부와 beam section 무시 문제는 실제
반례 4개의 실패(native exit 8)를 확인한 뒤 수정했다. 같은 집합 내부의 member는
STH-C01에 따라 한 번 전개하고, 별도 CFLUX source row는 가산 대상으로 유지한다.

작업 checkout의 `t5-inline-green-{build,test,inventory}.log`와 JSON에서 각각
native exit 0을 확인했다. 관련 **82/82 PASS**는 thermal 입력 32개와 기존 structural
입력 50개이며 inventory **549개**는 전체 실행 수가 아니다. 검사 당시 HEAD는
수정 전 `360f8df`였고, `t5-inline-manifest.json`의 소스·테스트 hash가 최종 commit과
일치함을 독립 확인했다. 원본 reference 두 파일의 hash는 변경되지 않았다.
공통 CMake에 테스트를 등록했으며 조립·state와 합친 통합 검사는 다음 실행 근거로 기록한다.

전체 thermal 검사, NT11 외부 수치 비교와 실제 결과의 독립 physics 평가는 아직 수행하지 않았다.