物理学 > 流体动力学
[提交于 2025年4月16日
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标题: 瑞利-贝纳德对流的控制:强化学习在湍流状态下的有效性
标题: Control of Rayleigh-Bénard Convection: Effectiveness of Reinforcement Learning in the Turbulent Regime
摘要: 数据驱动的流动控制在工业、能源系统和气候科学领域具有巨大的潜力。本研究研究了强化学习 (RL) 在湍流不断增强的二维瑞利-伯纳德对流 (RBC) 系统中减少对流传热的有效性。我们研究了控制在不同初始条件和湍流程度下的泛化能力,并引入了一种奖励塑造技术来加速训练。将通过单智能体近端策略优化 (PPO) 训练的 RL 智能体与经典控制理论中的线性比例微分 (PD) 控制器进行了比较。RL 智能体在中等湍流系统中将对流(以努塞尔特数衡量)降低了高达 33%,在高湍流设置中降低了 10%,在所有设置中均明显优于 PD 控制。智能体在不同初始条件下表现出强大的泛化性能,并且在更高程度的湍流中也具有显著的泛化能力。奖励塑造提高了样本效率,并持续稳定了努塞尔特数在更高的湍流水平。
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