Since the derivation of the Navier Stokes equations, it has become possible to numerically solve real world viscous flow problems (computational fluid dynamics (CFD)). However, despite the rapid advancements in the performance of central processing units (CPUs), the computational cost of simulating transient flows with extremely small time/grid scale physics is still unrealistic. In recent years, machine learning (ML) technology has received significant attention across industries, and this big wave has propagated various interests in the fluid dynamics community. Recent ML CFD studies have revealed that completely suppressing the increase in error with the increase in interval between the training and prediction times in data driven methods is unrealistic. The development of a practical CFD acceleration methodology that applies ML is a remaining issue. Therefore, the objectives of this study were developing a realistic ML strategy based on a physics-informed transfer learning and validating the accuracy and acceleration performance of this strategy using an unsteady CFD dataset. This strategy can determine the timing of transfer learning while monitoring the residuals of the governing equations in a cross coupling computation framework. Consequently, our hypothesis that continuous fluid flow time series prediction is feasible was validated, as the intermediate CFD simulations periodically not only reduce the increased residuals but also update the network parameters. Notably, the cross coupling strategy with a grid based network model does not compromise the simulation accuracy for computational acceleration. The simulation was accelerated by 1.8 times in the laminar counterflow CFD dataset condition including the parameter updating time. Open source CFD software OpenFOAM and open-source ML software TensorFlow were used in this feasibility study.


翻译:自Navier Stokes等式的衍生以来,已经有可能从数字上解决真实世界的粘结流动问题(计算流动态)。 然而,尽管中央处理单位(CPU)的性能迅速提高,但以极小的时间/电网比例物理学模拟瞬流的计算成本仍然不现实。近年来,机器学习(ML)技术在各行业中受到极大关注,这一大波在流动动态界中传播了各种利益。最近的ML CFD研究显示,随着数据驱动方法中培训与预测时间间隔的间隔增加,完全抑制错误的增加是不现实的。尽管中央处理单位(CPU)的性能迅速提高,但开发实用的CDFD加速流的加速方法仍然是一个问题。因此,这项研究的目标是在物理学知情传输学习的基础上制定现实的 ML 战略,并用不稳定的 CFD模型来验证这一战略的准确性和加速性。这一战略可以确定转移学习的时机,同时监测交叉合并计算框架中的对等式的剩余部分。因此,我们关于应用MLFD加速计算系统进行实际的不断流流动的计算,而以C流流流的MLML 最新的计算系统也是可行的数字的计算。

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