物理学 > 流体动力学
[提交于 2025年7月2日
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标题: 解决湍流磁流体动力学:一种混合算子扩散框架
标题: Resolving Turbulent Magnetohydrodynamics: A Hybrid Operator-Diffusion Framework
摘要: 我们提出了一种混合机器学习框架,将物理信息神经算子(PINOs)与基于得分的生成扩散模型相结合,以模拟二维不可压缩电阻磁流体动力学(MHD)湍流在广泛雷诺数范围内的完整时空演化($\mathrm{Re}$)。该框架利用PINOs的方程约束泛化能力来预测相干的低频动力学,而条件扩散模型则随机校正高频残差,从而实现对完全发展湍流的精确建模。该方法在包含$\mathrm{Re} \in \{100, 250, 500, 750, 1000, 3000, 10000\}$的高保真模拟综合集合上进行训练,在以前确定性代理模型无法触及的区域内实现了最先进的准确性。在$\mathrm{Re}=1000$和$3000$处,该模型能够忠实重建速度场和磁场的完整谱能分布,深入模拟后期,以高保真度捕捉非高斯统计特性、间歇性结构和跨场相关性。在极端湍流水平($\mathrm{Re}=10000$)下,它仍然是第一个能够恢复磁场高波数演化的代理模型,保持大尺度形态并实现具有统计意义的预测。
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