Dense velocity reconstruction from particle image velocimetry/particle tracking velocimetry using a physics-informed neural network

物理 粒子图像测速 粒子跟踪测速 湍流 流动可视化 矢量场 涡流 跟踪(教育) 质点速度 经典力学 流量(数学) 光学 机械 心理学 教育学
作者
Hongping Wang,Yi Liu,Shizhao Wang
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:34 (1) 被引量:183
标识
DOI:10.1063/5.0078143
摘要

The velocities measured by particle image velocimetry (PIV) and particle tracking velocimetry (PTV) commonly provide sparse information on flow motions. A dense velocity field with high resolution is indispensable for data visualization and analysis. In the present work, a physics-informed neural network (PINN) is proposed to reconstruct the dense velocity field from sparse experimental data. A PINN is a network-based data assimilation method. Within the PINN, both the velocity and pressure are approximated by minimizing a loss function consisting of the residuals of the data and the Navier–Stokes equations. Therefore, the PINN can not only improve the velocity resolution but also predict the pressure field. The performance of the PINN is investigated using two-dimensional (2D) Taylor's decaying vortices and turbulent channel flow with and without measurement noise. For the case of 2D Taylor's decaying vortices, the activation functions, optimization algorithms, and some parameters of the proposed method are assessed. For the case of turbulent channel flow, the ability of the PINN to reconstruct wall-bounded turbulence is explored. Finally, the PINN is applied to reconstruct dense velocity fields from the experimental tomographic PIV (Tomo-PIV) velocity in the three-dimensional wake flow of a hemisphere. The results indicate that the proposed PINN has great potential for extending the capabilities of PIV/PTV.
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
Layli完成签到,获得积分20
刚刚
AliHamid发布了新的文献求助10
1秒前
YWY应助Lll采纳,获得10
1秒前
WENS完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
年轻的含海应助昨夜星辰采纳,获得10
1秒前
沐风完成签到,获得积分20
2秒前
slb1319发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
德玛西亚发布了新的文献求助10
3秒前
Lucas应助艾弗森采纳,获得10
4秒前
4秒前
白色的风车完成签到,获得积分10
4秒前
uu发布了新的文献求助10
4秒前
Hello应助Arcen采纳,获得10
5秒前
科研通AI6.3应助付善菊采纳,获得10
5秒前
ls729927sl完成签到 ,获得积分10
6秒前
我是小汪发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
xing完成签到 ,获得积分10
7秒前
儒雅沛文完成签到,获得积分20
7秒前
7秒前
8秒前
任团发布了新的文献求助10
8秒前
冬瓜完成签到,获得积分20
10秒前
FashionBoy应助猪猪hero采纳,获得10
10秒前
思源应助Shuofan采纳,获得10
12秒前
顾矜应助Shuofan采纳,获得10
12秒前
丘比特应助Shuofan采纳,获得10
12秒前
wanci应助Shuofan采纳,获得10
12秒前
儒雅沛文发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
斯文败类应助Shuofan采纳,获得10
12秒前
李健应助Shuofan采纳,获得10
12秒前
科研通AI6.4应助Shuofan采纳,获得10
12秒前
科研通AI6.4应助Shuofan采纳,获得10
13秒前
科研通AI6.4应助Shuofan采纳,获得10
13秒前
沉默谷芹完成签到,获得积分10
13秒前
Akim应助Shuofan采纳,获得10
13秒前
赘婿应助聪明的毛衣采纳,获得10
13秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
Prescott's Microbiology: 2026 Release ISE 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
Environmental Leverage in Times of Climate Crisis: Product Standards, Carbon Border Measures and Preferential Trade Agreements 1000
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 1000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7172903
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8813626
关于积分的说明 18620557
捐赠科研通 6789265
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3168191
关于科研通互助平台的介绍 2310397
邀请新用户注册赠送积分活动 2142826