Fast flow field prediction of three-dimensional hypersonic vehicles using an improved Gaussian process regression algorithm

算法 克里金 平均绝对百分比误差 高斯过程 计算机科学 机器学习 流量(数学) 高超音速 人工智能 高斯分布 人工神经网络 工程类 数学 物理 航空航天工程 量子力学 几何学
作者
Yuxin Yang,Youtao Xue,Wenwen Zhao,Shaobo Yao,Chengrui Li,Changju Wu
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:36 (1) 被引量:25
标识
DOI:10.1063/5.0183291
摘要

Conducting large-scale numerical computations to obtain flow field during the hypersonic vehicle engineering design phase can be excessively costly. Although deep learning algorithms enable rapid flow field prediction with high-precision, they require a significant investment in training samples, contradicting the motivation of reducing the cost of acquiring flow field. The combination of feature extraction algorithms and regression algorithms can also achieve high-precision prediction of flow fields, which is more suitable to tackle three-dimensional flow prediction with a small dataset. In this study, we propose a reduced-order model (ROM) for the three-dimensional hypersonic vehicle flow prediction utilizing proper orthogonal decomposition to extract representative features and Gaussian process regression with improved automatic kernel construction (AKC-GPR) to perform a nonlinear mapping of physical features for prediction. The selection of variables is based on sensitivity analysis and modal assurance criterion. The underlying relationship is unveiled between flow field variables and inflow conditions. The ROM exhibits high predictive accuracy, with mean absolute percentage error (MAPE) of total field less than 3.5%, when varying altitudes and Mach numbers. During angle of attack variations, the ROM only effectively reconstructs flow distribution by interpolation with a MAPE of 7.02%. The excellent small-sample fitting capability of our improved AKC-GPR algorithm is demonstrated by comparing with original AKC-GPRs with a maximum reduction in a MAPE of 35.28%. These promising findings suggest that the proposed ROM can serve as an effective approach for rapid and accurate vehicle flow predicting, enabling its application in engineering design analysis.
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
赘婿的应助被ZHANG采纳,获得50
1秒前
1秒前
1秒前
sunnymoon发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
TJJ完成签到,获得积分20
2秒前
科研通AI6.2的应助被见澈采纳,获得10
2秒前
阿布与小佛完成签到 ,获得积分10
2秒前
yuchuncheng的应助被于佳采纳,获得10
3秒前
小二郎的应助被斤斤采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
蟑螂恶霸发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
芥菜种子完成签到 ,获得积分10
5秒前
K先生完成签到,获得积分10
6秒前
科研通AI6.4的应助被LY采纳,获得10
6秒前
7秒前
wj发布了新的文献求助10
7秒前
jackmilton发布了新的文献求助10
7秒前
壮观艳发布了新的文献求助10
8秒前
10秒前
10秒前
奋斗盼海完成签到,获得积分10
11秒前
xigualu发布了新的文献求助10
12秒前
核桃的应助被enenen采纳,获得20
12秒前
null的应助被enenen采纳,获得10
12秒前
哇袄发布了新的文献求助10
12秒前
核桃的应助被enenen采纳,获得20
12秒前
13秒前
13秒前
14秒前
TJJ发布了新的文献求助30
14秒前
15秒前
学术雷锋的应助被ytwww采纳,获得10
15秒前
完美世界的应助被ytwww采纳,获得10
15秒前
15秒前
柔弱的纸鹤完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
17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
Experimentelle und numerische Modellierung des dynamischen Trag- und Verformungsverhaltens von hochflexiblen Schutzsystemen gegen Steinschlag 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 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 8148563
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9546286
关于积分的说明 21674172
捐赠科研通 7735627
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3423890
关于科研通互助平台的介绍 2548939
邀请新用户注册赠送积分活动 2466942