物理学 > 计算物理
[提交于 2025年6月5日
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标题: 使用神经网络减少出流边界对气动性能的影响
标题: Reduction of Outflow Boundary Influence on Aerodynamic Performance using Neural Networks
摘要: 在利用计算流体力学预测气动阻力和/或声辐射时,出口边界条件的精确处理仍然是一个关键挑战。 这一点在使用格子玻尔兹曼方法(LBM)作为数值解法时尤为明显,因为LBM常常受到人工反射误差的影响。 本文研究了使用神经网络(NN)来减轻这些不利的边界效应,并满足截断域需求。 提出了两种基于NN的方法:(1) 直接重建出口边界处未知的粒子分布函数;(2) 通过动态调整参数增强现有的特征边界条件(CBC)。 直接重建模型是在二维圆柱障碍物流动生成的数据上进行训练的。 阻力、升力和斯特劳哈尔数被用来测试新的边界条件。 我们分析了不同雷诺数和受限域尺寸下的结果,在这些情况下,与传统的Zou & He边界条件相比,该条件显示出显著改善的预测能力。 为了检验基于NN的重建的鲁棒性,相同的条件被应用于NACA0012翼型的模拟中,再次提供了准确的空气动力学性能预测。 神经增强的CBC在二维传导涡基准问题上进行了评估,在最小化密度误差方面表现出比具有固定参数的CBC更优越的性能。 这些发现突显了NN集成边界条件在提高LBM模拟气动和声辐射准确性以及减少计算成本方面的潜力。
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