We describe a Physics-Informed Neural Network (PINN) that simulates the flow induced by the astronomical tide in a synthetic port channel, with dimensions based on the Santos - S\~ao Vicente - Bertioga Estuarine System. PINN models aim to combine the knowledge of physical systems and data-driven machine learning models. This is done by training a neural network to minimize the residuals of the governing equations in sample points. In this work, our flow is governed by the Navier-Stokes equations with some approximations. There are two main novelties in this paper. First, we design our model to assume that the flow is periodic in time, which is not feasible in conventional simulation methods. Second, we evaluate the benefit of resampling the function evaluation points during training, which has a near zero computational cost and has been verified to improve the final model, especially for small batch sizes. Finally, we discuss some limitations of the approximations used in the Navier-Stokes equations regarding the modeling of turbulence and how it interacts with PINNs.


翻译:我们描述一个物理进化神经网络(PINN),它模拟一个合成港口通道中天文潮引发的流量,其尺寸以桑托斯-S ⁇ ao Vicente-Bertioga Estraurine系统为基础。 PINN模型旨在将物理系统和数据驱动机学习模型的知识结合起来。这是通过培训神经网络,以最大限度地减少样本点中管辖方程的残余。在这项工作中,我们的流量由纳维耶-斯托克斯方程式和一些近似值管理。本文有两个主要新颖之处。首先,我们设计了我们的模型,以假设流量是定期的,在常规模拟方法中是不可行的。第二,我们评估了培训期间重标功能评价点的好处,培训费用接近零计算,并经过核实,以改进最终模型,特别是小批量的模型。最后,我们讨论了纳维尔-斯托克斯方程式中使用的关于波动模型及其如何与PINNs相互作用的近似的一些局限性。

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