An accuracy-enhanced transonic flow prediction method fusing deep learning and a reduced-order model

跨音速 空气动力学 非线性系统 稳健性(进化) 流量(数学) 卷积神经网络 翼型 算法 物理 计算机科学 应用数学 人工智能 机械 数学 生物化学 量子力学 基因 化学
作者
Xuyi Jia,Chunlin Gong,Wen Ji,Chunna Li
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:36 (5) 被引量:7
标识
DOI:10.1063/5.0204152
摘要

It is difficult to accurately predict the flow field over an aircraft in the presence of shock waves due to its strong nonlinear characteristics. In this study, we developed an accuracy-enhanced flow prediction method that fuses deep learning and a reduced-order model to achieve accurate flow field prediction for various aerodynamic shapes. Herein, we establish a convolutional neural network/proper orthogonal decomposition (CNN-POD) model for mapping geometries to the overall flow field. Then, local flow regions containing nonlinear flow structures can be identified by the POD reconstruction to build the enhanced model. A CNN model is established to map geometries to the local flow field. The proposed method was applied to two cases involving the prediction of transonic flow over airfoils. The results indicate that the proposed accuracy-enhanced flow prediction method can reduce the prediction error for flow properties in regions with nonlinear flow structures by values ranging from 13% to 66.27%. Additionally, the proposed method demonstrates better efficiency and robustness in comparison to existing methods, and it can also address the prediction problem of complex transonic flow with multiple strong nonlinear structures.

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