Physically plausible fluid simulations play an important role in modern computer graphics. However, in order to achieve real-time performance, computational speed needs to be traded-off with physical accuracy. Surrogate fluid models based on neural networks are a promising candidate to achieve both: fast fluid simulations and high physical accuracy. However, these approaches do not generalize to new fluid domains, rely on massive amounts of training data or require complex pipelines for training and inference. In this work, we present a 3D extension to our recently proposed fluid training framework, which addresses the aforementioned issues in 2D. Our method allows to train fluid models that generalize to new fluid domains without requiring fluid simulation data and simplifies the training and inference pipeline as the fluid models directly map a fluid state and boundary conditions at a moment t to a subsequent state at t+dt. To this end, we introduce a physics-informed loss function based on the residuals of the Navier-Stokes equations on a 3D staggered Marker-and-Cell grid. Furthermore, we propose an efficient 3D U-Net based architecture in order to cope with the high demands of 3D grids in terms of memory and computational complexity. Our method allows for real-time fluid simulations on a 128x64x64 grid that include various fluid phenomena such as the Magnus effect or Karman vortex streets, and generalize to domain geometries not considered during training. Our method indicates strong improvements in terms of accuracy, speed and generalization capabilities over current 3D NN-based fluid models.


翻译:然而,为了实现实时性能,计算速度需要以物理精确度进行交易。基于神经网络的超流体模型是一个有希望的候选条件:快速流体模拟和高物理精确度。然而,这些方法并不推广到新的流体域,依赖大量培训数据,或需要复杂的管道进行培训和推断。在这项工作中,我们向我们最近提议的流动培训框架展示了一个3D扩展,该框架以2D中处理上述问题。我们的方法允许培训流体模型,这些模型在不要求流体模拟数据的情况下向新的流体域普及。基于神经网络的超导流体流体模型可以简化培训和推断管道,因为流体模型在t+dt的某个时刻直接绘制流体状态和高度。为此,我们引入了一个基于Navier-Stokes残余值的物理知情损失计算功能。在3D中,我们建议一个高效的3D U-Net 流体模型,不要求精确的流体模型和精确度模型, 用于高压的流体模型的流体模型, 使得我们不断的流体模型的流体变的流体变变的模型, 系统模型在高的流体模型中, 以高的流体模型中,让我们的流体的流体变化的流体模型的流体模型, 以高的流体变化的流体模型, 。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习系统设计系统评估标准
专知会员服务
45+阅读 · 2020年10月31日
【CMU】最新深度学习课程, Introduction to Deep Learning
专知会员服务
37+阅读 · 2020年9月12日
 【SIGGRAPH 2020】人像阴影处理,Portrait Shadow Manipulation
专知会员服务
29+阅读 · 2020年5月19日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
51+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
已删除
将门创投
11+阅读 · 2019年4月26日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
1+阅读 · 2021年2月23日
Arxiv
7+阅读 · 2018年12月26日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
已删除
将门创投
11+阅读 · 2019年4月26日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员