Cualquier característica no física o error sistemático localizado cerca de las fronteras del dominio que surge de la truncadura, la discretización, condiciones de contorno artificiales, desacoples de acoplamiento u otros tratamientos aplicados en la frontera y no de las ecuaciones continuas que gobiernan el sistema.

Principio

Discontinuidades en la representación, aplicación inconsistente de condiciones de contorno o cambios bruscos en la resolución o los stencils de los operadores cerca de fronteras físicas o numéricas generan gradientes espurios, oscilaciones o sesgos confinados a la región fronteriza.

Demostración

En discretizaciones por diferencias finitas con stencils unilaterales en el borde del dominio, la menor precisión y la asimetría producen una capa visible de errores adyacente a la frontera. En aproximaciones espectrales de una función discontinua en un intervalo truncado, aparecen oscilaciones tipo Gibbs cerca de los extremos.

Aplicación incorrecta

Tratar anomalías localizadas en la frontera como nuevas capas límite físicas o atribuirlas a la física del modelo sin verificar primero si son artefactos de discreción o de imposición de condiciones; o aplicar suavizado ad hoc en la frontera que elimina física legítima cercana a la frontera.

Consecuencia

Los rasgos fronterizos espurios pueden contaminar diagnósticos globales (flujos, integrales), conducir a decisiones erróneas de refinamiento adaptativo y sesgar simulaciones acopladas multi-dominio a menos que se identifiquen y corrijan o modelen apropiadamente.

Inversión

Usar discretizaciones consistentes y de orden superior en la frontera, imponer condiciones de contorno débilmente con formas variacionales compatibles, aplicar zonas tampón o capas de emparejamiento, o refinar la discretización para resolver el comportamiento real en la frontera y eliminar el artefacto.

Límite

Restringido a efectos localizados cerca de fronteras impuestas o computacionales que surgen de tratamientos numéricos o de truncamiento; excluye capas límite físicas reales predichas por el modelo continuo y errores numéricos globales no relacionados con el tratamiento de la frontera.

Tensión semántica

Se sitúa en tensión con la fuga en la frontera: un artefacto es una característica espuria y localizada sin transferencia real, mientras que la fuga denota una transferencia no intencionada a través de la frontera. También compite con el error de discretización interior que puede parecer grande cerca de una frontera.

Síntesis

Un artefacto de borde es una característica no física inducida numéricamente y concentrada en la vecindad de una frontera, causada por un tratamiento de condiciones en la frontera inconsistente o de baja precisión; se identifica por su localización y por desaparecer al mejorar la resolución o la imposición de condiciones.