This paper introduces a novel neural network -- the flow completion network (FCN) -- to infer the fluid dynamics, including the flow field and the force acting on the body, from the incomplete data based on Graph Convolution Attention Network. The FCN is composed of several graph convolution layers and spatial attention layers. It is designed to infer the velocity field and the vortex force contribution of the flow field when combined with the vortex force map (VFM) method. Compared with other neural networks adopted in fluid dynamics, the FCN is capable of dealing with both structured data and unstructured data. The performance of the proposed FCN is assessed by the computational fluid dynamics (CFD) data on the flow field around a circular cylinder. The force coefficients predicted by our model are validated against those obtained directly from CFD. Moreover, it is shown that our model effectively utilizes the existing flow field information and the gradient information simultaneously, giving a better performance than the traditional CNN-based and DNN-based models.


翻译:本文介绍了一种新型神经网络 -- -- 流动完成网络 -- -- 以从基于图集注意网络的不完整数据推断流体动态,包括流场和在身体上发挥作用的力量。FCN由数个图集变化层和空间注意层组成,目的是在与涡流力图(VFM)方法相结合时推断流场的速度场和涡流力作用。与流体动态中采用的其他神经网络相比,FCN能够处理结构化数据和无结构化数据。拟议的FCN的性能通过圆柱形圆柱形流动场的计算流体动力数据进行评估。我们模型预测的力系数与直接从流流流流场获得的系数进行验证。此外,还表明我们的模型有效地同时利用了现有的流动场信息和梯度信息,其性能优于传统的CNN和DNNN模型。

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