In recent years, large-scale numerical simulations played an essential role in estimating the effects of explosion events in urban environments, for the purpose of ensuring the security and safety of cities. Such simulations are computationally expensive and, often, the time taken for one single computation is large and does not permit parametric studies. The aim of this work is therefore to facilitate real-time and multi-query calculations by employing a non-intrusive Reduced Order Method (ROM). We propose a deep learning-based (DL) ROM scheme able to deal with fast transient dynamics. In the case of blast waves, the parametrised PDEs are time-dependent and non-linear. For such problems, the Proper Orthogonal Decomposition (POD), which relies on a linear superposition of modes, cannot approximate the solutions efficiently. The piecewise POD-DL scheme developed here is a local ROM based on time-domain partitioning and a first dimensionality reduction obtained through the POD. Autoencoders are used as a second and non-linear dimensionality reduction. The latent space obtained is then reconstructed from the time and parameter space through deep forward neural networks. The proposed scheme is applied to an example consisting of a blast wave propagating in air and impacting on the outside of a building. The efficiency of the deep learning-based ROM in approximating the time-dependent pressure field is shown.


翻译:近年来,大规模数字模拟在估计城市环境爆炸事件的影响方面发挥了重要作用,目的是确保城市的安保和安全。这种模拟在计算上费用昂贵,而且往往单项计算所需时间过长,因此无法进行参数研究。因此,这项工作的目的是采用非侵入性减少秩序方法(ROM),促进实时和多盘计算。我们提议了一个基于深层次学习的(DL)ROM计划,能够处理快速瞬时动态。在爆炸波的情况下,超流式PDE是时间依赖和非线性的。对于这些问题,依靠直线超置模式的适当Orthogoal脱形(PODD)无法有效地接近解决方案。这里开发的POD-DL计划是一个基于时间-持续分流和通过POD获得的第一次尺寸降低的本地ROM。在深度波浪波波中,自动编码用作第二次和非线性减少。对于深层压力的外部空间,在深度空间上获得的潜在空间正在从深度超导系统到深层空间的模拟系统,在深度空间影响中重新展示一个应用。

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