Despite the rapid growth of CPU performance, the computational cost to simulate the chemically reacting flow is still infeasible in many cases. There are few studies to accelerate the CFD simulation by using neural network models. However, they noted that it is still difficult to predict multi-step CFD time series data. The finite volume method (FVM) which is the basic principle of most CFD codes seems not to be sufficiently considered in the previous network models. In this study, a FVM network (FVMN) which simulate the principles of FVM by the tier-input and derivative-output system was proposed. The performance of this baseline model was evaluated using unsteady reacting flow datasets. It was confirmed that the maximum relative error of the FVMN (0.04%) was much smaller than the general model (1.12%) in the training dataset. This difference in error size was more prominent in the prediction datasets. In addition, it was observed that the calculation speed was about 10 times faster in FVMN than CFD solver even under the same CPU condition. Although the relative error with the ground truth data was significantly reduced in the proposed model, the linearly increasing gradient error is a remaining issue in longer transient calculations. Therefore, we additionally suggested Machine learning aided CFD framework which can substantially accelerate the CFD simulation through alternating computations.


翻译:尽管CPU的性能迅速增长,但模拟化学反应流的计算成本在许多情况下仍然不可行。使用神经网络模型加快 CFD 模拟的计算成本很少。但是,他们指出,仍然难以预测多步的 CFD时间序列数据。作为大多数 CFD 代码基本原则的有限量方法(FVM)似乎没有在以前的网络模型中得到充分考虑。在这项研究中,提议了一个FVMM 网络(FVMN),它以分层输入和衍生输出系统来模拟FVM 原则。使用不稳定的响应流量数据集来评估这一基线模型的性能。虽然FVMN (0.04%) 的最大相对错误比培训数据集的一般模型(1.12%)要小得多。在预测数据集中,误差幅度的差异似乎更为突出。此外,据观察,FVMNM(FM) 的计算速度比C 解算码和衍生产品输出系统(CFDD) 的计算速度大约快10倍。尽管在CPUP条件下,使用不稳反应流量流数据集评估了这一基线模型的性模型的性差,但是,在不断增加的LIFDFD(C) 的递增越越轨计算中,在模拟的C的C的计算中建议了C的递增越越轨计算中的C的加速的计算方法的加速的计算方法问题可以大大降低。

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