We present a novel deep learning framework for flow field predictions in irregular domains when the solution is a function of the geometry of either the domain or objects inside the domain. Grid vertices in a computational fluid dynamics (CFD) domain are viewed as point clouds and used as inputs to a neural network based on the PointNet architecture, which learns an end-to-end mapping between spatial positions and CFD quantities. Using our approach, (i) the network inherits desirable features of unstructured meshes (e.g., fine and coarse point spacing near the object surface and in the far field, respectively), which minimizes network training cost; (ii) object geometry is accurately represented through vertices located on object boundaries, which maintains boundary smoothness and allows the network to detect small changes between geometries; and (iii) no data interpolation is utilized for creating training data; thus accuracy of the CFD data is preserved. None of these features are achievable by extant methods based on projecting scattered CFD data into Cartesian grids and then using regular convolutional neural networks. Incompressible laminar steady flow past a cylinder with various shapes for its cross section is considered. The mass and momentum of predicted fields are conserved. We test the generalizability of our network by predicting the flow around multiple objects as well as an airfoil, even though only single objects and no airfoils are observed during training. The network predicts the flow fields hundreds of times faster than our conventional CFD solver, while maintaining excellent to reasonable accuracy.


翻译:当溶液是域内或域内物体的几何功能时,我们为在非正常域内的流场预测提供了一个新的深层次学习框架。计算流动态(CFD)域内的网脊被视为点云,并用作基于PointNet结构的神经网络的投入,该结构学会了空间位置与CFD数量之间的端到端绘图。使用我们的方法,(一)网络继承了非结构化的网目(例如,在物体表面和远野区域,分别是细微和粗微的点稳定点间距间距)的理想特征,从而最大限度地降低了网络培训成本;(二)计算流中的网脊椎是精确的,通过位于物体边界边界的悬浮线网进行精确的表示,使网络能够探测到地理分布之间的小变化;以及(三)没有利用数据插图来绘制培训数据数据;因此,CFD数据的准确性得到了保存。这些特征中没有一个只能通过基于将分散的CFD数据投射到卡得克的电网格中,然后使用正常的内线性内径网络的正常的内径网径网路网进行精确测量。我们所观察到的固定的铁流是稳定的固定的固定的轨道,而稳定的平流是稳定的平流流,而稳定的平流,而稳定的平流的电路路路路路的流是整个的轨道,整个的流是整个的轨道的轨道的轨道,整个的轨道的轨道的轨道,整个的循环的循环的循环的轨道是稳定的轨道,整个的轨道是稳定的轨道,整个的轨道是稳定的轨道的循环的轨道。

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