Plasma two-fluid simulation using physics-informed neural networks

超参数 规范化(社会学) 人工神经网络 不稳定性 计算机科学 理论(学习稳定性) 边值问题 等离子体 Dirichlet边界条件 灵敏度(控制系统) 数值稳定性 边界(拓扑) 数学 人工智能 蒙特卡罗方法 算法 热的 控制理论(社会学) 统计物理学 应用数学 扩散 计算机模拟 数值分析 近似误差 Dirichlet分布 再现性
作者
R. Kono,S. Isayama,Shuichi Matsukiyo
出处
期刊:AIP Advances [American Institute of Physics]
卷期号:16 (4) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0314798
摘要

We develop a physics-informed neural network (PINN)-based framework for simulating electron–ion two-fluid plasmas with large scale separation. As a benchmark, we examine the one-dimensional diffusion of a magnetized low-temperature plasma and compute the spatiotemporal evolution of the two-fluid variables. The governing equations, initial conditions, and boundary conditions are embedded into the composite loss function, and the forward problem is solved by minimizing this loss function. Accuracy is evaluated by comparison with conventional numerical simulations. To handle the intrinsic electron–ion multiscale nature, we adopt a species-dependent normalization that scales each variable by appropriate thermal and characteristic quantities, yielding improved stability and a mean relative error of 3.08 × 10−3. Although training instability occurs for certain hyperparameter choices, such as different learning rates or random initializations, well-converged cases can be clearly identified from the loss evolution. Therefore, this instability does not constitute a serious practical limitation. The results further indicate that learning stability depends on how strongly the solution is anchored by boundary constraints. Neumann-type boundary conditions exhibit sensitivity to learning rate and initialization, whereas Dirichlet conditions improve reproducibility and robustness. Overall, this study clarifies how normalization and boundary-condition design jointly govern training stability in PINN-based two-fluid plasma simulations.
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
ganjuganju完成签到 ,获得积分10
刚刚
三分之二发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
行走的鱼完成签到,获得积分10
1秒前
田様的应助被红外文采纳,获得10
1秒前
今后的应助被来一口记忆面包采纳,获得10
1秒前
keke完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
天真的夏云完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
Fairy完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
chai完成签到,获得积分10
5秒前
彭于晏的应助被初初初啊采纳,获得10
5秒前
李健的应助被GooJohn采纳,获得10
5秒前
Criminology34的应助被山竹微甜采纳,获得10
5秒前
张张发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
隐形曼青的应助被初初初啊采纳,获得10
8秒前
爆米花的应助被高大的大米采纳,获得10
8秒前
amy发布了新的文献求助30
9秒前
阿杰发布了新的文献求助20
9秒前
9秒前
LJ发布了新的文献求助10
10秒前
机智的鼠标完成签到,获得积分10
11秒前
沉默发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
花怜完成签到 ,获得积分10
16秒前
wanci的应助被牧青采纳,获得10
16秒前
三分之二发布了新的文献求助10
17秒前
yummy完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
19秒前
21秒前
yang完成签到 ,获得积分10
21秒前
飞蚁完成签到 ,获得积分10
22秒前
23秒前
23秒前
23秒前
初初初啊完成签到,获得积分10
24秒前
高分求助中
(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
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8146337
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9544945
关于积分的说明 21666423
捐赠科研通 7732426
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3423009
关于科研通互助平台的介绍 2548028
邀请新用户注册赠送积分活动 2465930