物理学 > 流体动力学
[提交于 2025年1月2日
]
标题: 使用参数化神经网络求解器一次性求解所有绕翼型的层流流动
标题: Solving all laminar flows around airfoils all-at-once using a parametric neural network solver
摘要: 近年来,物理信息神经网络(PINNs)在解决由偏微分方程(PDEs)控制的正向、反向和参数化问题方面引起了越来越多的研究兴趣。尽管具有前景,但由于病态性,PINNs在许多场景中仍然面临重大挑战。面向时间步进的神经网络(TSONN)通过将病态优化问题重新表述为一系列良态子问题,大大提高了其处理复杂场景的能力。本文提出了一种基于TSONN和网格变换的新求解器,用于模拟机翼周围的层流流动,并在各种测试案例中进行了验证。具体而言,该求解器在升力系数上的平均相对误差约为3.6%,在阻力系数上的平均相对误差约为1.4%。此外,本文还将该求解器扩展到涉及流动条件和机翼形状的参数化问题,涵盖了工程中几乎所有的层流流动场景。形状参数空间定义为对UIUC机翼数据库中的每个机翼应用30%的扰动,雷诺数范围从100到5000,攻角范围从-5{\deg }到15{\deg }。参数化求解器仅需4.6天即可解决参数空间内的所有层流流动,计算成本大约是求解单个流动的40倍。模型训练涉及数亿个流动条件和机翼形状,最终得到一个具有强大泛化能力的代理模型,无需标记数据。具体而言,该代理模型在升力系数上的平均误差为4.6%,在阻力系数上的平均误差为1.1%,展示了其在解决高维参数化问题和代理建模方面的高泛化性、成本效益和效率的潜力。
文献和引用工具
与本文相关的代码,数据和媒体
alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)
演示
推荐器和搜索工具
arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目
arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。
与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。
有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.