Application of a mixed variable physics-informed neural network to solve the incompressible steady-state and transient mass, momentum, and energy conservation equations for flow over in-line heated tubes

层流 人工神经网络 有限体积法 计算流体力学 动量(技术分析) 物理 状态变量 应用数学 偏微分方程 压缩性 边值问题 机械 计算机科学 统计物理学 数学 数学分析 人工智能 热力学 经济 财务
作者
Ryno Laubscher,P.G. Rousseau
出处
期刊:Applied Soft Computing [Elsevier BV]
卷期号:114: 108050-108050 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.asoc.2021.108050
摘要

The prohibitive cost and low fidelity of experimental data in industry-scale thermofluid systems limit the usefulness of pure data-driven machine learning methods. Physics-informed neural networks (PINN) strive to overcome this by embedding the physics equations in the construction of the neural network loss function. In the present paper, the mixed-variable PINN methodology is applied to develop steady-state and transient surrogate models of incompressible laminar flow with heat transfer through a 2D internal domain with obstructions. Automatic spatial and temporal differentiation is applied to the partial differential equations for mass, momentum and energy conservation, and the residuals are included in the loss function, together with the boundary and initial values. Good agreement is obtained between the PINN and CFD results for both the steady-state and transient cases, but normalization of the PDEs proves to be crucial. Although this proves the ability of the PINN approach to solve multiple physics-based PDEs on a single domain, the PINN takes significantly longer to solve than the traditional finite volume numerical methods utilized in commercial CFD software.
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
tjc完成签到 ,获得积分10
1秒前
zsj发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
桂柏发布了新的文献求助10
2秒前
Dddd完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
4秒前
jianglei发布了新的文献求助10
6秒前
所所的应助被刻苦的晓槐采纳,获得10
6秒前
rx123完成签到,获得积分10
6秒前
zzz完成签到,获得积分10
8秒前
桐桐的应助被柚子采纳,获得10
8秒前
dddd完成签到 ,获得积分10
8秒前
烟花的应助被了了采纳,获得10
10秒前
徐柯完成签到 ,获得积分10
10秒前
小蘑菇的应助被大宝剑2号采纳,获得10
10秒前
77顺利毕业完成签到,获得积分20
10秒前
魏伯安发布了新的文献求助10
12秒前
14秒前
寒冷的饼干完成签到 ,获得积分10
15秒前
17秒前
17秒前
CipherSage的应助被xixijoy采纳,获得10
18秒前
18秒前
NexusExplorer的应助被伊莎贝拉采纳,获得10
20秒前
Hello的应助被爱迟到的板栗采纳,获得20
21秒前
21秒前
木易学苑发布了新的文献求助30
21秒前
耍酷饼干发布了新的文献求助10
21秒前
夜话风陵杜完成签到 ,获得积分0
23秒前
灵芝草完成签到 ,获得积分10
23秒前
大宝剑2号发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
yy完成签到,获得积分10
25秒前
26秒前
ym发布了新的文献求助30
27秒前
悦耳的冬易完成签到 ,获得积分10
27秒前
29秒前
29秒前
司衡发布了新的文献求助10
29秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Computational Chemical Reaction Engineering: Modeling, Simulation, and Design with MATLAB 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
A Will for the Machine: Computerization, Automation, and the Arts in South Africa 400
Decentring Leadership 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7809172
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9341483
关于积分的说明 20506758
捐赠科研通 7401682
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3329025
关于科研通互助平台的介绍 2475812
邀请新用户注册赠送积分活动 2347588