In this work we present an application of modern deep learning methodologies to the numerical solution of partial differential equations in transport models. More specifically, we employ a supervised deep neural network that takes into account the equation and initial conditions of the model. We apply it to the Riemann problems over the inviscid nonlinear Burger's equation, whose solutions might develop discontinuity (shock wave) and rarefaction, as well as to the classical one-dimensional Buckley-Leverett two-phase problem. The Buckley-Leverett case is slightly more complex and interesting because it has a non-convex flux function with one inflection point. Our results suggest that a relatively simple deep learning model was capable of achieving promising results in such challenging tasks, providing numerical approximation of entropy solutions with very good precision and consistent to classical as well as to recently novel numerical methods in these particular scenarios.


翻译:在这项工作中,我们将现代深层次学习方法应用于运输模型中部分差异方程式的数值解决方案。更具体地说,我们采用了一种考虑到模型方程和初始条件的有监督的深神经网络。我们将其应用到隐形非线性汉堡方程式的里曼问题,其解决方案可能会形成不连续性(冲击波)和稀有作用,以及典型的单维维格-巴克利-莱弗莱特两阶段问题。巴克利-莱费特案略为复杂和有趣,因为它有一个非对流通函数,带有一个分流点。我们的结果表明,一个相对简单的深层学习模型能够在这种具有挑战性的任务中取得有希望的结果,以非常精确和与传统一致以及最近在这些特定情景中采用的新数字方法,提供非常精确的微粒溶液的数字近似值。

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