Spatiotemporal parallel physics-informed neural networks: A framework to solve inverse problems in fluid mechanics

物理 雷诺数 湍流 人工神经网络 唤醒 流体力学 流量(数学) 反问题 湍流模型 反向 流体力学 圆柱 统计物理学 各向同性 机械 经典力学 应用数学 数学分析 人工智能 计算机科学 几何学 数学 光学
作者
Shengfeng Xu,Chang Yan,Guangtao Zhang,Zhenxu Sun,Renfang Huang,Shengjun Ju,Dilong Guo,Guowei Yang
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:35 (6) 被引量:27
标识
DOI:10.1063/5.0155087
摘要

Physics-informed neural networks (PINNs) are widely used to solve forward and inverse problems in fluid mechanics. However, the current PINNs framework faces notable challenges when presented with problems that involve large spatiotemporal domains or high Reynolds numbers, leading to hyper-parameter tuning difficulties and excessively long training times. To overcome these issues and enhance PINNs' efficacy in solving inverse problems, this paper proposes a spatiotemporal parallel physics-informed neural networks (STPINNs) framework that can be deployed simultaneously to multi-central processing units. The STPINNs framework is specially designed for the inverse problems of fluid mechanics by utilizing an overlapping domain decomposition strategy and incorporating Reynolds-averaged Navier–Stokes equations, with eddy viscosity in the output layer of neural networks. The performance of the proposed STPINNs is evaluated on three turbulent cases: the wake flow of a two-dimensional cylinder, homogeneous isotropic decaying turbulence, and the average wake flow of a three-dimensional cylinder. All three turbulent flow cases are successfully reconstructed with sparse observations. The quantitative results along with strong and weak scaling analyses demonstrate that STPINNs can accurately and efficiently solve turbulent flows with comparatively high Reynolds numbers.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小田完成签到 ,获得积分10
1秒前
wangbo完成签到 ,获得积分10
7秒前
如意的小鸭子完成签到 ,获得积分10
15秒前
青春完成签到 ,获得积分10
18秒前
18秒前
YNILY完成签到 ,获得积分10
19秒前
太渊完成签到 ,获得积分10
20秒前
27秒前
逐风的牧师完成签到,获得积分10
28秒前
丰富的澜完成签到 ,获得积分10
31秒前
水冰完成签到 ,获得积分10
34秒前
zsp完成签到 ,获得积分10
34秒前
36秒前
风想随心完成签到,获得积分10
40秒前
坚定远山完成签到 ,获得积分10
44秒前
追梦完成签到,获得积分10
47秒前
allen1994完成签到,获得积分10
49秒前
葡萄小伊ovo完成签到 ,获得积分10
53秒前
老白完成签到,获得积分10
53秒前
54秒前
ZZzz完成签到 ,获得积分10
55秒前
55秒前
研友_Y59685完成签到 ,获得积分10
1分钟前
经纲完成签到 ,获得积分0
1分钟前
1分钟前
1分钟前
大力问柳完成签到 ,获得积分10
1分钟前
又又完成签到,获得积分0
1分钟前
1分钟前
笨笨忘幽完成签到,获得积分0
1分钟前
xiaofeixia完成签到 ,获得积分10
1分钟前
CLTTT完成签到,获得积分0
1分钟前
辣椒小皇纸完成签到,获得积分10
1分钟前
完美巧凡应助arniu2008采纳,获得10
1分钟前
韩寒完成签到 ,获得积分10
1分钟前
幽默的忆霜完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Nene完成签到 ,获得积分10
1分钟前
RYYYYYYY233完成签到 ,获得积分10
2分钟前
萌萌完成签到 ,获得积分10
2分钟前
姬鲁宁完成签到 ,获得积分10
2分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Markov Chain Monte Carlo 5000
Evidence Summary. Injection (subcutaneous):op- timal administration 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Curating Socialism: A Handbook of International Art Exhibitions 1947-1989 530
Lengua e imagen en la comunicación digital 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7484079
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9076645
关于积分的说明 19355643
捐赠科研通 7099160
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3248056
关于科研通互助平台的介绍 2417309
邀请新用户注册赠送积分活动 2233476