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Predicting time-dependent flow over complex geometries using operator networks

delete2026-03-26
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PRE
AI
A
Ali Rabeh
S
Suresh Murugaiyan
A
Adarsh Krishnamurthy *
B
Baskar Ganapathysubramanian *
DOI:10.1016/j.cma.2026.118931delete
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摘要

摘要

En 中文
为非定常流开发能够泛化至复杂几何结构并保持长时间步预测精度的神经代理模型,仍然是加速流场模拟的关键挑战。我们提出了一种时变且具有几何感知能力的深度算子网络,该网络用于预测围绕参数化与非参数化形状的中雷诺数(moderate-Re)流动的速度场。该模型通过符号距离场(SDF)主干编码几何信息,并通过卷积神经网络(CNN)分支编码流动历史,训练数据来自FlowBench数据集中的841组高保真模拟。在未用于训练的262个测试几何形状上,该模型实现了约5%的相对L2单步误差,并达到CFD的1000倍加速。我们提供了以物理为中心的长时间步诊断方法,包括基于探针的相位滞后和斯特劳哈尔频率分析,以量化长时域预测的保真度。结果表明模型在短期内能准确预测瞬态流动,但在精细尺度尾迹中存在系统性误差累积,且在具有锐角的几何形状上最为显著。我们分析了失效模式,并概述了实用的缓解策略,包括物理信息正则化和扩散增强的精细化方法。代码、数据集划分及脚本已公开发布,以支持可重复性和基准测试。
Keyword:
Deep Operator Network
Unsteady Flow Prediction
Geometry-aware Neural Networks
Signed Distance Field
Flow Simulation Acceleration

期刊

Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 封面图
Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
IF:
7.3
论文数:
1.3W
被引数:
5.6W

机构

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Direct Flow Simulations with Implicit Neural Representation of Complex Geometry
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PREAI
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