×

具有振荡解的平稳Navier-Stokes方程的多尺度深度神经网络线性化学习。 (英语) Zbl 1527.65139号

摘要:本文提出了线性化学习方法来加速平稳非线性Navier-Stokes(NS)方程训练的收敛性。为了用深度神经网络求解平稳非线性NS方程,我们将NS方程中非线性对流项的线性化集成到NS解的多尺度深度神经网络(DNN)近似的训练过程中。考虑了四种形式的线性化。我们利用所提出的多尺度神经网络线性化学习来求解复杂区域中的高振荡定常流。结果表明,与常规的全连接DNN相比,结合线性化方案的多尺度深度神经网络训练速度更快、精度更高。

MSC公司:

65N99型 偏微分方程边值问题的数值方法
35季度30 Navier-Stokes方程
35问68 与计算机科学相关的PDE
68T07型 人工神经网络与深度学习
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] P.B.Bochev和M.D.Gunzburger,最小二乘有限元方法,应用数学科学,第166卷,Springer(2009)·Zbl 1168.65067号
[2] S.Z.Cai、Z.C.Wang、F.Fuest、Y.J.Jeon、C.Gray和G.E.Karniadakis,《浓缩咖啡杯上的流动:通过物理信息神经网络从断层背景纹影法推断三维速度和压力场》,J.Fluid Mech。915,A102(2021)·Zbl 1461.76417号
[3] W.Cai,X.G.Li和L.Z.Liu,用于高频近似和波动问题的相移深度神经网络,SIAM J.Sci。计算。42,A3285-A3312(2020年)·Zbl 1455.35246号
[4] T.De Ryck、A.D.Jagtap和S.Mishra,近似Navier-Stokes方程的物理信息神经网络的误差估计,IMA J.Numer。分析。drac085(2023)。
[5] H.Eivazi、M.Tahani、P.Schlatter和R.Vinuesa,用于求解雷诺平均Navier-Stokes方程的物理学信息神经网络,Phys。流体。34, 075117 (2022).
[6] J.Q.Han、A.Jentzen和W.N.E,使用深度学习求解高维偏微分方程,Proc。国家。阿卡德。科学。美国1158505-8510(2018)·Zbl 1416.35137号
[7] Y.N.He和J.Li,基于有限元离散化的稳态Navier-Stokes方程三种迭代方法的收敛性,计算。方法应用。机械。工程1981351-1359(2009)·Zbl 1227.76031号
[8] X.W.Jin,S.Z.Cai,H.Li和G.E.Karniadakis,NSFnets(Navier-Stokes流网):不可压缩Navier-Stokes方程的物理-构造神经网络,J.Compute。物理学。426, 109951 (2021). ·Zbl 07510065号
[9] D.P.Kingma和J.Ba,Adam:随机优化方法,arXiv:1412.6980(2014)。
[10] 刘振清,蔡文杰,徐振强,用于求解复域泊松-玻耳兹曼方程的多尺度深度神经网络(MscaleDNN),Commun。计算。物理学。28, 1970-2001 (2020). ·Zbl 1473.65348号
[11] J.Oldenburg、F.Borowski、A.Øner、K.P.Schmitz和M.Stiehm,解Navier-Stokes方程(GAPINN)的几何感知物理形成的神经网络替代物,高级模型。模拟。工程科学。9, 8 (2022).
[12] M.Raissi,前向随机神经网络:高维偏微分方程的深度学习,arXiv:1804.07010(2018)。
[13] M.Raissi、A.Yazdani和G.E.Karniadakis,《隐藏流体力学:从流动可视化中学习速度和压力场》,《科学》3671026-1030(2020)·Zbl 1478.76057号
[14] C.P.Rao、H.Sun和Y.Liu,《不可压缩层流的物理学深度学习》,Theor。应用程序。机械。莱特。10, 207-212 (2020).
[15] V.Sitzmann、J.N.P.Martel、A.W.Bergman、D.B.Lindell和G.Wetzstein,具有周期性激活功能的隐式神经表达,收录于:第34届神经信息处理系统国际会议论文集,神经信息处理。序列号。(2020).
[16] B.Wang,W.Z.Zhang和W.Cai,复杂区域振荡斯托克斯流的多尺度深度神经网络(MscaleDNN)方法,Commun。计算。物理学。28, 2139-2157 (2020). ·Zbl 1473.35541号
[17] Z.Q.J.Xu,频率原理:傅立叶分析揭示了深度神经网络,Commun。计算。物理学。28, 1746-1767 (2020). ·Zbl 1507.68279号
[18] W.Z.Zhang和W.Cai,基于FBSDE的高维拟线性抛物偏微分方程神经网络算法,J.Compute。物理学。470, 111557 (2022). ·Zbl 07599601号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。