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数据驱动的变分多尺度降阶模型。 (英语) Zbl 1506.65158号

摘要:我们提出了一种新的数据驱动降阶模型(ROM)框架,该框架以变分多尺度(VMS)方法的层次结构为中心,利用数据以适度的计算成本提高ROM的准确性。VMS方法自然适合ROM基础的层次结构:在第一步中,我们使用ROM投影将尺度分为三类:(i)分辨大尺度,(ii)分辨小尺度,和(iii)未分辨尺度。在第二步中,我们明确确定了VMS-ROM闭合项,即表示三种尺度之间相互作用的项。在第三步中,我们使用可用数据对VMS-ROM关闭项进行建模。因此,代替VMS中用于标准数值离散化的唯象模型(例如涡流粘度模型),我们利用可用数据构建新的结构VMS-ROM闭合模型。具体来说,我们构建了ROM操作符(向量、矩阵和张量),这些操作符最接近用可用数据评估的真实ROM闭包项。我们在四个测试用例的数值模拟中测试了新的数据驱动的VMS-ROM:(i)粘性系数为(nu=10^{-3})的一维Burgers方程;(ii)以雷诺数(R e=100)、(R e=500)和(R e=1000)通过圆柱的二维流;(iii)雷诺数(R e=450)和罗斯比数(R o=0.0036)下的准营养方程;以及(iv)雷诺数(R e=1000)下后向台阶上的二维流动。数值结果表明,数据驱动的VMS-ROM比标准ROM更精确。

MSC公司:

65平方米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65M99型 偏微分方程、初值和含时初边值问题的数值方法
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