Machine learning-based data-driven modeling can allow computationally efficient time-dependent solutions of PDEs, such as those that describe subsurface multiphysical problems. In this work, our previous approach of conditional generative adversarial networks (cGAN) developed for the solution of steady-state problems involving highly heterogeneous material properties is extended to time-dependent problems by adopting the concept of continuous cGAN (CcGAN). The CcGAN that can condition continuous variables is developed to incorporate the time domain through either element-wise addition or conditional batch normalization. We note that this approach can accommodate other continuous variables (e.g., Young's modulus) similar to the time domain, which makes this framework highly flexible and extendable. Moreover, this framework can handle training data that contain different timestamps and then predict timestamps that do not exist in the training data. As a numerical example, the transient response of the coupled poroelastic process is studied in two different permeability fields: Zinn \& Harvey transformation and a bimodal transformation. The proposed CcGAN uses heterogeneous permeability fields as input parameters while pressure and displacement fields over time are model output. Our results show that the model provides sufficient accuracy with computational speed-up. This robust framework will enable us to perform real-time reservoir management and robust uncertainty quantification in realistic problems.


翻译:机器学习基于数据驱动模型可以使PDE(例如描述地表下多物理问题的模型)在时间上找到高效的、取决于时间的解决方案。在这项工作中,我们以前为解决涉及高度多样化物质特性的稳定状态问题而开发的有条件的基因对抗网络(cGAN)的做法,通过采用连续的 cGAN (CcGAN) 概念,扩大到具有时间性的问题。CcGAN 能够调节连续变量的CccGAN 可以通过元素添加或有条件的批量正常化将时间域包含在内。我们注意到,这一方法可以容纳与时间域类似的其他连续变量(例如,Young的模数),从而使这一框架非常灵活和可扩展。此外,这个框架可以处理包含不同时标的培训数据,然后预测在培训数据中不存在的时标。作为一个数字的例子,在两个不同的可探测性域中研究对同时进行质变变频过程的瞬反应:Zinn & Harvey Transformation and a bimoal traal transfor tyal translation。提议的CGANnal Genal Gentional Genal Genal-CAN-CGAN ex-CAN use the preal-clational-CGANental-clational-clational-pliental-pliental ex ex exital-motional-motional-moditional exmal ex

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