This work reframes mold filling in metal casting as a simplified 2D operator learning surrogate to avoid costly transient CFD simulations. The method combines a graph based encoder that aggregates neighborhood information on an unstructured input mesh to encode geometry and boundary data, a Fourier spectral core that operates on a regular latent grid to capture global interactions, and a graph based decoder that maps latent fields back to a target mesh. The model jointly predicts velocities, pressure, and volume fraction over a fixed horizon and generalizes across varied ingate locations and process settings. On held out geometries and inlet conditions it reproduces large scale advection and the fluid air interface with errors concentrated near steep gradients. Mean relative L2 errors are about 5 percent across all fields. Inference is roughly 100 to 1000 times faster than conventional CFD simulations, thereby enabling rapid in-the-loop design exploration. Ablation studies show accuracy drops monotonically with stronger spatial subsampling of input vertices while temporal subsampling causes a gentler decline. Cutting the training data by 50 percent yields only small error growth. Overall the results demonstrate neural operators as efficient surrogates for 2D mold filling and related filling problems and enable fast exploration and optimization of gating system designs in casting workflows.


翻译:本研究将金属铸造中的模具填充问题重构为简化的二维算子学习替代模型,以避免昂贵的瞬态计算流体动力学模拟。该方法结合了基于图的编码器(在非结构化输入网格上聚合邻域信息以编码几何和边界数据)、在规则潜在网格上运行以捕捉全局相互作用的傅里叶谱核心,以及将潜在场映射回目标网格的基于图的解码器。该模型联合预测固定时间范围内的速度、压力和体积分数,并能泛化至不同的浇口位置和工艺设置。在未见过的几何形状和入口条件下,它能复现大规模平流和流体-空气界面,误差集中在陡峭梯度附近。所有场的平均相对L2误差约为5%。推理速度比传统计算流体动力学模拟快约100至1000倍,从而支持快速闭环设计探索。消融研究表明,输入顶点空间采样越强,精度单调下降越明显,而时间采样导致的下降较为平缓。将训练数据削减50%仅引起小幅误差增长。总体而言,结果证明了神经算子可作为二维模具填充及相关填充问题的高效替代模型,并能在铸造工作流中实现浇注系统设计的快速探索与优化。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员