Radial basis function-differential quadrature-based physics-informed neural network for steady incompressible flows

物理 正交(天文学) 离散化 基函数 高斯求积 应用数学 人工神经网络 搭配法 径向基函数 微分方程 算法 数学分析 常微分方程 尼氏法 计算机科学 边值问题 数学 人工智能 量子力学 光学
作者
Yang Xiao,Liming Yang,Yinjie Du,Yuxin Song,C. Shu
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:35 (7) 被引量:29
标识
DOI:10.1063/5.0159224
摘要

In this work, a radial basis function differential quadrature-based physics-informed neural network (RBFDQ-PINN) is proposed to simulate steady incompressible flows. The conventional physics-informed neural network (PINN) makes use of the physical equation as a constraint to ensure that the solution satisfies the physical law and the automatic differentiation (AD) method to calculate derivatives at collocation points. Although the AD-PINN is expedient in evaluating derivatives at arbitrary points, it is time-consuming with higher-order derivatives and may lead to nonphysical solutions with sparse samples. Alternatively, the finite difference (FD) method can facilitate the calculation of derivatives, but the FD-PINN will increase the computational cost when handling random point distributions, especially with higher-order discretization schemes. To address these issues, the radial basis function differential quadrature (RBFDQ) method is incorporated into the PINN to replace the AD method for the calculation of derivatives. The RBFDQ method equips with high efficiency in the calculation of high-order derivatives as compared with the AD method and great flexibility in the distribution of mesh points as compared with the FD method. As a result, the proposed RBFDQ-PINN is not only more efficient and accurate but also applicable to irregular geometries. To demonstrate its effectiveness, the RBFDQ-PINN is tested in sample problems such as the lid-driven cavity flow, the channel flow over a backward-facing step, and the flow around a circular cylinder. Numerical results reveal that the RBFDQ-PINN achieves satisfactory accuracy without any labeled collocation points, whereas the AD-PINN struggles to solve some cases, especially for high Reynolds number flows.
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
anika发布了新的文献求助10
刚刚
liang19640908完成签到 ,获得积分0
1秒前
鱼鱼完成签到 ,获得积分10
1秒前
FUNG完成签到 ,获得积分10
2秒前
分子遗传小菜鸟完成签到,获得积分10
3秒前
柳树完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
眼睛大的薯片完成签到 ,获得积分10
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
忧心的若云完成签到,获得积分10
7秒前
俭朴觅松发布了新的文献求助10
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
9秒前
11秒前
LY0430完成签到 ,获得积分10
12秒前
anika完成签到,获得积分10
14秒前
genova发布了新的文献求助10
16秒前
小城故事完成签到,获得积分10
17秒前
不想长大完成签到 ,获得积分0
17秒前
jscr完成签到,获得积分10
17秒前
标致小翠发布了新的文献求助10
17秒前
勤恳镜子完成签到,获得积分10
18秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
20秒前
万能图书馆应助实验狗采纳,获得10
20秒前
科研疯狂者完成签到,获得积分10
22秒前
23秒前
Zo完成签到,获得积分10
23秒前
24秒前
翟闻雨完成签到,获得积分10
25秒前
YTY完成签到,获得积分10
26秒前
研友_8WMgOn完成签到 ,获得积分10
26秒前
tianchen完成签到 ,获得积分10
27秒前
hhr完成签到 ,获得积分10
28秒前
29秒前
清风完成签到,获得积分10
29秒前
锐志无锋完成签到,获得积分10
29秒前
标致小翠完成签到,获得积分10
31秒前
奋进中的科研小菜鸟完成签到,获得积分10
32秒前
逍遥子完成签到,获得积分10
32秒前
33秒前
含糊的代丝完成签到 ,获得积分10
33秒前
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 12000
(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
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Russian Foreign Policy: Change and Continuity 800
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
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 5698543
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5125106
关于积分的说明 15221770
捐赠科研通 4853596
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2604155
邀请新用户注册赠送积分活动 1555719
关于科研通互助平台的介绍 1514006