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
刚刚
Ava应助啦啦啦采纳,获得10
1秒前
jjjj721发布了新的文献求助10
1秒前
咱妈糊饼完成签到,获得积分10
1秒前
Jay发布了新的文献求助10
1秒前
酷波er应助xiaobai采纳,获得10
2秒前
YXT981221完成签到 ,获得积分20
2秒前
2秒前
贪玩冰枫发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
王W完成签到,获得积分10
3秒前
秦友露发布了新的文献求助10
3秒前
西安三叔发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
星辰大海应助Solkatt采纳,获得10
3秒前
青青应助清风拂面采纳,获得10
4秒前
4秒前
才才发布了新的文献求助10
5秒前
ww发布了新的文献求助10
5秒前
酷波er应助美满的思卉采纳,获得10
5秒前
老登发布了新的文献求助10
5秒前
CipherSage应助mumu采纳,获得10
7秒前
7秒前
打打应助xiaobai采纳,获得10
7秒前
7秒前
香蕉觅云应助sandwich采纳,获得10
8秒前
lizishu应助飘逸的之双采纳,获得10
8秒前
月亮姥姥发布了新的文献求助10
8秒前
小二郎应助纯真的盼柳采纳,获得10
8秒前
天天快乐应助肥牛芋泥泥采纳,获得10
8秒前
天空之下发布了新的文献求助10
9秒前
飘渺的尘埃完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
吃鸡腿吗完成签到,获得积分10
9秒前
南南完成签到 ,获得积分20
9秒前
chenchen发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
吐司完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
11秒前
高分求助中
The Wiley Blackwell Companion to Diachronic and Historical Linguistics 3000
HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS 106th edition 1000
ASPEN Adult Nutrition Support Core Curriculum, Fourth Edition 1000
Decentring Leadership 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
脑电大模型与情感脑机接口研究--郑伟龙 500
Genera Orchidacearum Volume 4: Epidendroideae, Part 1 500
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6287940
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8106601
关于积分的说明 16957163
捐赠科研通 5352925
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2844622
邀请新用户注册赠送积分活动 1821838
关于科研通互助平台的介绍 1678055