亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Towards Efficient Simulations of Non-Equilibrium Chemistry in Hypersonic Flows: A Physics-Informed Neural Network Framework

计算机科学 统计物理学 加速 维数之咒 应用数学 高超音速 计算流体力学 物理 算法 数学优化 数学 机械 机器学习 操作系统
作者
Ivan Zanardi,Simone Venturi,Marco Panesi
标识
DOI:10.2514/6.2022-1639
摘要

Simulating non-equilibrium hypersonic flows by relying on high fidelity state-to-state kinetics is computationally intensive. The cost is determined by the high computational load associated with the solution of underlying master equations, which predict the evolution of the species mass fractions and the rovibrational distribution functions by considering energy exchange and dissociation processes. In this work, a machine learning (ML)-based approach is developed for accelerating numerical simulations of such computationally expensive flows. A physics-informed DeepONet (PI-DeepONet), i.e. a deep operator network (DeepONet) trained in the physics-informed (PI) fashion, is constructed to learn the solution operator of coarse-grained (CG) kinetic master equations. Based on this approach, the coarse-grained description reduces the dimensionality of the stiff master equations, while the ML-based surrogation bypasses their numerical integration. Simultaneously, the physics-informed attribute of the ML model, given by appropriate choices of loss functions, constraints, and inference algorithms, enforces predictions that respect the underlying non-equilibrium physics. The proposed framework is meant to investigate rovibrational relaxations and dissociation of gas mixtures, and it is here tested on the O₂-O mixture. The novel ML tool outperforms the numerical integrators by two orders of magnitude in speedup with an error smaller than 2%. This work lays the foundation for an efficient ML- and CG-based surrogation to be coupled with CFD simulations for accurately characterizing the thermochemical non-equilibrium.

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
jyzzz应助张浩采纳,获得10
6秒前
33秒前
36秒前
wangzai发布了新的文献求助10
42秒前
赘婿应助堪冥采纳,获得10
42秒前
wangzai完成签到,获得积分10
50秒前
荷兰香猪完成签到,获得积分10
52秒前
53秒前
Wei发布了新的文献求助10
54秒前
54秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
英姑应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
Tobby发布了新的文献求助20
1分钟前
时间煮雨我煮鱼完成签到,获得积分10
1分钟前
Tobby完成签到,获得积分10
1分钟前
Voyager发布了新的文献求助10
1分钟前
2分钟前
咸鱼lmye发布了新的文献求助10
2分钟前
2分钟前
咸鱼lmye完成签到 ,获得积分20
2分钟前
wyz完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
3分钟前
ding应助科研通管家采纳,获得10
3分钟前
Voyager发布了新的文献求助50
3分钟前
3分钟前
3分钟前
领导范儿应助老橘子采纳,获得30
4分钟前
4分钟前
堪冥发布了新的文献求助10
4分钟前
Rebeccaiscute完成签到 ,获得积分10
4分钟前
堪冥完成签到,获得积分20
4分钟前
cy0824完成签到 ,获得积分10
4分钟前
Lucas应助沉默的倔驴采纳,获得30
4分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
4分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
5分钟前
5分钟前
科研通AI6.1应助清雨采纳,获得10
5分钟前
5分钟前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(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
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5746922
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5440291
关于积分的说明 15356030
捐赠科研通 4886949
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2627491
邀请新用户注册赠送积分活动 1575931
关于科研通互助平台的介绍 1532729