Simulating multi-scale phenomena such as turbulent fluid flows is typically computationally very expensive. Filtering the smaller scales allows for using coarse discretizations, however, this requires closure models to account for the effects of the unresolved on the resolved scales. The common approach is to filter the continuous equations, but this gives rise to several commutator errors due to nonlinear terms, non-uniform filters, or boundary conditions. We propose a new approach to filtering, where the equations are discretized first and then filtered. For a non-uniform filter applied to the linear convection equation, we show that the discretely filtered convection operator can be inferred using three methods: intrusive (`explicit reconstruction') or non-intrusive operator inference, either via `derivative fitting' or `trajectory fitting' (embedded learning). We show that explicit reconstruction and derivative fitting identify a similar operator and produce small errors, but that trajectory fitting requires significant effort to train to achieve similar performance. However, the explicit reconstruction approach is more prone to instabilities.


翻译:模拟动荡流体流等多尺度现象通常在计算上非常昂贵。 过滤小尺度允许使用粗化的离散式, 但是, 这需要关闭模型来说明未解决的尺度的影响。 共同的方法是过滤连续方程式, 但由于非线性条件、 非单式过滤器或边界条件, 从而导致若干通气器错误。 我们提出了一种新的过滤方法, 即方程式先分解, 然后过滤。 对于适用于线性对流方程式的非统一过滤器, 我们表明, 离散过滤的对流操作器可以用三种方法来推断: 侵入性( “ 直接重建 ” ) 或非侵入性操作者的推断, 要么通过“ 干涉性安装”, 要么通过“ 隐蔽性学习” 或“ 引导性安装 ” 。 我们显示, 明确的重建和衍生物匹配类似操作器, 产生小错误, 但轨迹调整需要大量培训才能达到类似的性能。 但是, 明确的重建方法更易于不稳定性 。

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