数学 > 数值分析
[提交于 2025年7月17日
(v1)
,最后修订 2025年7月23日 (此版本, v3)]
标题: 近奇解偏微分方程的自适应特征捕捉方法
标题: Adaptive feature capture method for solving partial differential equations with near singular solutions
摘要: 偏微分方程(PDEs)具有接近奇异解的情况对传统数值方法构成了重大挑战,特别是在复杂几何中,网格生成和自适应细化变得计算成本高昂。 尽管基于深度学习的方法,如物理信息神经网络(PINNs)和随机特征方法(RFM),提供了无网格的替代方案,但它们在关键区域往往缺乏自适应分辨率,限制了其在具有陡峭梯度或奇异性解中的准确性。 在本工作中,我们提出了自适应特征捕捉方法(AFCM),这是一种新的机器学习框架,能够自适应地重新分配高梯度区域中的神经元和配点,以增强局部表达能力。 受自适应移动网格技术的启发,AFCM采用近似解的梯度模作为监控函数,以指导特征函数参数的重新初始化。 这确保了分割超平面和配点在最需要的地方聚集,实现了更高的分辨率而不会增加计算开销。 AFCM扩展了RFM的能力,使其能够处理接近奇异解的PDEs,同时保留其无网格效率。 数值实验表明该方法在准确解决接近奇异问题上的有效性,即使在复杂几何中也是如此。 通过弥合自适应网格细化与随机神经网络之间的差距,AFCM为科学和工程应用中解决具有挑战性的PDEs提供了一种强大且可扩展的方法。
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