物理学 > 流体动力学
[提交于 2025年4月20日
]
标题: 嵌入不变性机器学习亚网格尺度应力模型用于中尺度飓风边界层流模拟 I:模型开发和$\textit{a priori}$研究
标题: Invariance-embedded Machine Learning Sub-grid-scale Stress Models for Meso-scale Hurricane Boundary Layer Flow Simulation I: Model Development and $\textit{a priori}$ Studies
摘要: 本研究开发了一种嵌入不变性特征的机器学习亚网格尺度(SGS)应力模型,该模型允许湍流动能(TKE)向更大尺度的飓风边界层流动的大涡模拟(LES)中出现反向耗散。 新的机器学习SGS模型由两部分组成:一个分类模型用于区分具有强能量级联或能量反向耗散的区域与具有温和TKE传输的区域;以及一个回归模型,用于计算具有强TKE传输区域的SGS应力。 为了简化模型在计算流体力学(CFD)求解器中的实现,采用带有符号系数 $C_s$ 的Smagorinsky模型作为机器学习模型的载体,其中正值表示能量级联,负值表示能量反向耗散。 为了提高模型的鲁棒性和通用性,湍流流动的物理不变性和几何不变性特征被嵌入到分类和回归模型的输入中,且符号Smagorinsky模型系数被用作回归模型的输出。 不同的机器学习方法和输入设置已被用于测试分类模型的性能。 嵌入物理和几何不变性特征的分类模型的F1分数(衡量模型精度和召回率的平衡指标),比未考虑几何不变性的模型提高了约 $17\%$。 基于集成神经网络的回归模型在预测符号Smagorinsky模型系数方面表现出色,在 $\textit{a priori}$ 次测试中优于动态Smagorinsky模型。
当前浏览上下文:
physics.flu-dyn
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.