31-EFT.WP.BH.TensionWall v1.0 | 第11章 验证实验与对标数据集

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第11章 验证实验与对标数据集

I. 一句话目标

一句话目标：以可复现的实验与数据基准验证围绕张度墙 Sigma_TW 的建模正确性，量化两口径一致性、到达时下界、界面匹配与能量一致、薄壁修正 Delta_T_sigma 与厚壁体积分的一致性、path term 可分离性与各向异性响应，并给出否证判据与审计流程。

II. 范围与非目标

• 覆盖内容：验证维度与指标、实验设计总则、六类实验组（A…F）、对标数据集（D1…D6）、统计方法、复现与审计、否证线与报告规范。
• 非目标：不重复第3–9章的推导与实现细节；不提供装置级机械/电学设计。

III. 术语与符号最小集

• 观测与模型：T_arr_obs(f, gamma)，T_arr_mod(f, gamma)，Residual = T_arr_obs − T_arr_mod。
• 两口径一致性：eta_T = | T_arr^{const} − T_arr^{gen} |。
• 下界：LB = L_path / c_ref（常量外提语义，一般口径在被积函数内等价）。
• 频带差分：ΔT_arr(f1,f2)（同一路径）用于隔离 path term。
• 壁修正一致性：τ_switch = | T_arr^{thick} − ( T_arr^{thin} + ΔT_sigma ) |。
• 界面与能量：Sigma_TW，C_sigma，J_sigma，R_TW，T_trans，A_sigma（R_TW + T_trans + A_sigma = 1）。
• 不确定度：u_stat，u_sys，u_c，GB = k_guard · u_c。

IV. 验证维度与指标定义

• M1 到达时残差：Residual(f, gamma) 的均值、标准差与归一化残差 z = Residual / u_c 分布。
• M2 两口径一致性：eta_T，要求 eta_T ≤ 阈值。
• M3 下界检查：验证 T_arr_obs ≥ LB；边缘样本允许在 −k·u_c 内但须单列。
• M4 壁修正一致性：τ_switch 应低于门限；超限回溯薄/厚壁选择或 TWProfile。
• M5 能量一致：R_TW + T_trans + A_sigma = 1 的余量（随频带曲线）。
• M6 频带差分识别率：corr( ΔT_arr_obs, ΔT_arr_mod ) 与斜率；线性区/指定阶次吻合。
• M7 定向与非球对称显著性：ΔT_arr 对 dot( grad_Phi_T , t_hat ) 与 dot( grad_Phi_T , n_vec ) 的回归显著性与效应量。
• M8 收敛与稳定：细化比下的误差斜率，| T_arr^{(fine)} − T_arr^{(coarse)} | ≤ eps_T。
• M9 夹持监控：n_eff ∈ [1, n_max] 夹持触发率与对结果的偏移量评估。

V. 实验设计总则

• 同一路径多频带：以 ΔT_arr(f1,f2) 消去 n_common，隔离 path term；两频点一致应用 ΔT_sigma。
• 多路径跨角度：用于识别 b1 · dot( grad_Phi_T , t_hat ) 与 b1_sigma · dot( grad_Phi_T , n_vec )。
• 显式分段：在 { ell_i } 处分段积分，禁止跨界面插值；厚壁体积分与薄壁修正双算对比。
• 两口径双算：同步产出 eta_T；不达标先回溯 c_ref 与 n_eff 分解。
• 能量一致审计：对每个界面/频带给出 R_TW, T_trans, A_sigma 与余量曲线。
• 追溯最小集：hash(Phi_T), hash(grad_Phi_T), hash(n_eff), hash(gamma), SolverCfg, coords_spec, units_spec, seed。

VI. 实验组 A｜到达时下界与两口径一致性

1. 目标：验证 T_arr ≥ LB 与 eta_T 阈值。
2. 步骤
   • 标定 c_ref（第7章流程）。
   • 在均匀/缓变外区的多条 gamma 上观测 T_arr_obs。
   • 计算两口径 T_arr_mod 并给出 eta_T。
3. 通过条件：T_arr_obs − LB ≥ −k·u_c 且 eta_T ≤ 阈值。

VII. 实验组 B｜薄壁 ΔT_sigma 与厚壁体积分一致性

1. 目标：验证薄/厚壁链路在 eta_w 邻域的一致性。
2. 步骤
   • 选择壁 W(r) 的代表场景（tanh/logistic/spline）。
   • 对同一 gamma，分别计算 T_arr^{thick} 与 T_arr^{thin} + ΔT_sigma。
   • 细化步长与端点公差，生成 τ_switch 曲线。
3. 通过条件：τ_switch ≤ 门限；否则回溯 TWProfile 或切换厚壁链路。

VIII. 实验组 C｜频带差分隔离 path term

1. 目标：验证 ΔT_arr 的线性区或指定阶次吻合（第3章频带结构）。
2. 步骤
   • 选取频点集 f_m（带内）。
   • 计算 ΔT_arr_obs(f1,f2) 与 ΔT_arr_mod。
   • 评估相关系数、斜率与带外泄漏残差。
3. 通过条件：相关与斜率达标，带外残差并入 u_sys 后整体落入 GB。

IX. 实验组 D｜界面匹配与能量一致

1. 目标：验证连续/势跃迁/通量跃迁三类匹配与能量一致 R_TW + T_trans + A_sigma = 1。
2. 步骤
   • 识别并分类 Sigma_TW；记录 C_sigma, J_sigma。
   • 对入/出路径对估计 R_TW, T_trans, A_sigma。
   • 分段/修正双算，检查能量一致与侧限 n_eff^± ≥ 1。
3. 通过条件：能量一致余量与侧限下界均达标。

X. 实验组 E｜定向与非球对称识别

1. 目标：检测 b1 与 b1_sigma 的显著性。
2. 步骤
   • 设计跨方位的路径扇区 { gamma_a }。
   • 回归 ΔT_arr 对 dot( grad_Phi_T , t_hat ) 与 dot( grad_Phi_T , n_vec )。
   • 比较含/不含定向项的 BIC/AIC，并做留一验证。
3. 通过条件：显著性达标且不过拟合；泛化误差受控。

XI. 实验组 F｜噪声注入与稳健性（含 TBN）

1. 目标：评估 TBN(x,t) 对 n_eff 与 T_arr 的影响。
2. 步骤
   • 在仿真中注入已标定的宽带噪声与带外泄漏。
   • 反演 TWProfile 与 NeffParams，比较参数漂移。
   • 统计 n_eff 夹持触发率与对指标的偏移。
3. 通过条件：关键指标 M1…M6 在 GB 内，夹持触发率受控并入日志。

XII. 对标数据集（D1…D6）

• D1 均匀外区集：n_eff ≡ 1；用于端到端量纲与下界核查（实验组 A）。
• D2 单壁薄层集：W(r) 为 tanh/logistic，含 ΔT_sigma 基线；用于实验组 B。
• D3 厚壁剖面集：显式 Delta_w 与样条参数；用于厚壁体积分与薄壁对比（实验组 B）。
• D4 界面匹配集：连续/势跃迁/通量跃迁标注，含 C_sigma, J_sigma；用于实验组 D。
• D5 定向通道集：给定 grad_Phi_T 与 t_hat/n_vec 分布；用于实验组 E。
• D6 频带色散集：多频点覆盖带宽与指定阶次；用于实验组 C 与带外泄漏评估。
  元数据最小集：coords_spec，units_spec，f_grid，gamma[k], Δell[k]，Sigma_TW 标签与 { ell_i }，c_ref 或 CalibCref，hash(Phi_T), hash(n_eff)，许可与引用口径。

XIII. 统计方法与否证判据

1. 假设与检验
   • H0：两口径一致，eta_T 不超阈。
   • H0：T_arr_obs ≥ LB。
   • H0：薄/厚壁一致，τ_switch 不超阈。
   • H0：ΔT_arr 与模型差分在带内线性区吻合。
   • H0：能量一致与 n_eff^± ≥ 1 成立。
2. 否证线
   • 任一 H0 被拒且排除实现/计量错误；
   • 连续三次独立复现实验否证同一维度，触发第2章 P40-* 与第5章 TWProfile 的复审。

XIV. 可追溯与复现

• 工件打包：数据、代码、参数、随机 seed、契约、日志与哈希清单。
• 重放入口：提供 runlist 与 SolverCfg 快照，可一键重放。
• 审计视图：指标时间序列、否证样本清单、ΔT_sigma 触发统计、能量一致余量与 τ_switch 曲线。

XV. 审计与报告

1. 报告结构
   • 概览：数据集、路径与频带、模式与阈值；
   • 指标：M1…M9；
   • 否证线：失败用例与原因归类；
   • 复现：哈希、种子、契约与日志引用。
2. 发布口径：所有结果以 mean ± k·u_c 报告；差分同步给出相关系数与带外残差；薄/厚壁给出 τ_switch。

XVI. 交叉引用

• 《EFT.WP.BH.TensionWall v1.0》第3章（最小方程与结构模型），第5章（壁参数化），第6章（传播口径），第7章（计量流程），第8章（界面匹配），第9章（数值实现），第12章（误差预算）。
• 《EFT.WP.Propagation.TensionPotential v1.0》第11章（验证与对标）。
• 《EFT.WP.Core.Metrology v1.0》M05-，M10-；《EFT.WP.Core.Errors v1.0》M20-*。

XVII. 产出物

• 验证清单与脚本约定：实验组 A…F 的步骤与 I/O 定义。
• 对标数据集规范：D1…D6 的元数据字段与打包口径。
• 审计模板：指标面板、否证清单、重放说明、哈希清单与 τ_switch/能量一致性报告。