A deep-learning approach for reconstructing 3D turbulent flows from 2D observation data

湍流 计算机科学 流量(数学) 比例(比率) 还原(数学) 深度学习 生成语法 高保真 平面(几何) 算法 人工智能 数据挖掘 统计物理学 机械 物理 几何学 数学 量子力学 声学
作者
Mustafa Z. Yousif,Linqi Yu,Sergio Hoyas,Ricardo Vinuesa,Hee-Chang Lim
出处
期刊:Scientific Reports [Springer Nature]
卷期号:13 (1) 被引量:6
标识
DOI:10.1038/s41598-023-29525-9
摘要

Turbulence is a complex phenomenon that has a chaotic nature with multiple spatio-temporal scales, making predictions of turbulent flows a challenging topic. Nowadays, an abundance of high-fidelity databases can be generated by experimental measurements and numerical simulations, but obtaining such accurate data in full-scale applications is currently not possible. This motivates utilising deep learning on subsets of the available data to reduce the required cost of reconstructing the full flow in such full-scale applications. Here, we develop a generative-adversarial-network (GAN)-based model to reconstruct the three-dimensional velocity fields from flow data represented by a cross-plane of unpaired two-dimensional velocity observations. The model could successfully reconstruct the flow fields with accurate flow structures, statistics and spectra. The results indicate that our model can be successfully utilised for reconstructing three-dimensional flows from two-dimensional experimental measurements. Consequently, a remarkable reduction in the complexity of the experimental setup and the storage cost can be achieved.

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