We present a data-driven nonintrusive model order reduction method for dynamical systems with moving boundaries. The proposed method draws on the proper orthogonal decomposition, Gaussian process regression, and moving least squares interpolation. It combines several attributes that are not simultaneously satisfied in the existing model order reduction methods for dynamical systems with moving boundaries. Specifically, the method requires only snapshot data of state variables at discrete time instances and the parameters that characterize the boundaries, but not further knowledge of the full-order model and the underlying governing equations. The dynamical systems can be generally nonlinear. The movements of boundaries are not limited to prescribed or periodic motions but can be free motions. In addition, we numerically investigate the ability of the reduced order model constructed by the proposed method to forecast the full-order solutions for future times beyond the range of snapshot data. The error analysis for the proposed reduced order modeling and the criteria to determine the furthest forecast time are also provided. Through numerical experiments, we assess the accuracy and efficiency of the proposed method in several benchmark problems. The snapshot data used to construct and validate the reduced order model are from analytical/numerical solutions and experimental measurements.


翻译:我们为有移动边界的动态系统提出了一个数据驱动的非侵入性示范减少命令方法。拟议方法利用正确的正方形分解、高西亚进程回归和最小正方形内插。它结合了在移动边界的动态系统现有示范减少命令方法中不同时满足的几个属性。具体地说,该方法只要求在离散时间实例和边界特征参数中提供州变量的速记数据,但不能进一步了解全序模型和基本治理方程式。动态系统一般可以是非线性系统。边界的移动不限于规定或周期动作,也可以是自由运动。此外,我们从数字上调查了拟议方法为预测超越快照数据范围的未来时间全序解决办法而构建的减少的顺序模型的能力。还提供了拟议的减少命令模型的错误分析以及确定最远预测时间的标准。通过数字实验,我们评估了若干基准问题中拟议方法的准确性和效率。用于构建和验证缩小型号模型的简要数据来自分析/数字测量方法和实验性测量。

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