Meta-PINNs: Meta-Learning Enhanced Physics-Informed Machine Learning Framework for Turbomachinery Flow Predictions under Varying Operation Conditions

本論文は、異なる運転条件下でのターボ機械流れ予測において、従来の物理情報ニューラルネットワーク(PINN)や標準的なニューラルネットワークと比較して、精度を 1〜2 桁向上させつつ計算コストを最大 95.7% 削減するメタ学習を統合した新たな「Meta-PINNs」フレームワークを提案し、その有効性を円柱周りの非定常流れおよび圧縮機キャスケーダ内の乱流流れの事例を通じて実証したものである。

Yuling Han, Zhihui Li, Zhibin YuTue, 10 Ma🔬 physics

Force Dipole Interactions in Membranes with Odd Viscosity

この論文は、せん動・膨張・奇異(ホール)粘性を考慮した圧縮性流体膜における力双極子の相互作用と集団動態を記述する流体力学枠組みを構築し、実空間グリーン関数を導出することで、奇異粘性に起因する横方向のドリフトやカイラルな相対運動といった特異な動的挙動を明らかにしたものである。

Sneha Krishnan, Udaya Maurya, Rickmoy SamantaTue, 10 Ma🔬 physics

Genuine Increases in Tropical Cyclone Intensities

Kossin ら(2020)が 1979 年から 2017 年のデータで報告した「強い熱帯低気圧の割合増加」は、実際には弱い低気圧の減少に起因するものであったが、2023 年までのデータを追加した新たな分析により、その傾向が弱い低気圧の減少だけでなく、強い低気圧の絶対数の増加によっても支えられていることが示され、熱帯低気圧の激化が真に進行していることが確認された。

Ivo WelchTue, 10 Ma🔬 physics

Impacts of Jet Stream Structure on Cyclone Merging and Persistent Anticyclones: Insights from Dry Idealized Simulations

この論文は、乾燥理想化シミュレーションを用いて、ジェット気流の緯度・幅・垂直深度の変化が、低気圧の合併や持続性高気圧の形成を通じて中緯度の極端気象に与える影響を体系的に解明したものである。

Mingfei Ren, Gan Zhang, Kai-Yuan Cheng, Lucas Harris, Talia Tamarin-Brodsky, Joseph MouallemTue, 10 Ma🔬 physics

Unified Structural-Hydrodynamic Modeling of Underwater Underactuated Mechanisms and Soft Robots

この論文は、CMA-ES に着想を得た軌道駆動型グローバル最適化フレームワークを提案し、水中の非駆動機構やソフトロボットの内部構造パラメータと外部流体力学パラメータを同時に同定することで、高い忠実度で実機挙動を再現可能にする統合モデル化手法を確立したものである。

Chenrui Zhang, Yiyuan Zhang, Yunfei Ye, Junkai Chen, Haozhe Wang, Cecilia LaschiTue, 10 Ma🔬 physics

Percolation on multifractal, scale-free weighted planar stochastic porous lattice

本研究では、反復的な分割と確率的な除去によって生成される重み付き平面確率多孔質格子(WPSPL)を導入し、そのマルチフラクタル性やスケーリング自由なネットワーク特性を解析するとともに、結合浸透現象を通じて格子の多孔度パラメータに依存して連続的に変化する臨界指数とユニバーサリティクラスを明らかにし、幾何学的な無秩序が従来の 2 次元格子とは異なる非自明な臨界挙動を生み出すことを示しました。

Proshanto Kumar, Md. Kamrul HassanTue, 10 Ma🔬 physics

SiPM non-linearity studies in beam tests with scintillating crystals

本論文は、将来のe+ee^{+}e^{-}ヒッグス工場向けの高分解能電磁カロリメータの実現に向けた研究の一環として、CERN のビームテストを用いて、BGO や BSO 結晶と結合した高ピクセル密度の SiPM の非線形応答を実証的に評価し、特に BGO 結合の Hamamatsu 製 SiPM で光電子数$5\times10^{5}$において約 20% の非線形性が観測されたことを報告しています。

Zhiyu Zhao, Dejing Du, Shu Li, Yong Liu, Baohua Qi, Jack Rolph, Haijun YangTue, 10 Ma🔬 physics

Broad frequency tuning of a Nb3_{3}Sn superconducting microwave cavity for dark matter searches

この論文は、暗黒物質探索向けに設計された Nb3_3Sn 超電導マイクロ波空洞において、空洞の 2 分割を機械的に分離する「開口によるチューニング」手法により、品質因子を劣化させずに 1GHz を超える広範囲の周波数連続チューニングを実現し、軸子ハロスコープ実験への適用可能性を実証したことを報告しています。

D. Maiello, R. Di Vora, D. Ahn, G. Carugno, R. Cervantes, B. Giaccone, A. Ortolan, S. Posen, G. Ruoso, G. Sardo Infirri, B. Tennis, S. Tocci, C. BraggioTue, 10 Ma🔬 physics

Adaptive shape control for microswimmer navigation in turbulence

この論文は、強化学習を用いて乱流環境下で変形する微小泳動体の形状を能動的に制御する戦略を確立し、固定形状や短時間最適化手法を上回る移動性能を達成するとともに、そのメカニズムを解釈可能な最小モデルとして定式化したことを報告しています。

Jingran Qiu, Lorenzo Piro, Luca Biferale, Massimo Cencini, Bernhard Mehlig, Kristian GustavssonTue, 10 Ma🔬 physics

An asymptotic model of Poisson--Nernst--Planck--Stokes systems in narrow channels

狭いチャネルにおけるポアソン・ネルンスト・プランク・ストークス方程式の系統的な漸近モデルを導出することで、従来の近似を超えた有効範囲を持ち、有限サイズ効果や溶媒和効果を考慮したイオン輸送の多様な流体制御や選択性の向上を説明し、タンパク質チャネルのケーススタディを通じてその予測能力を実証した。

Christine Keller, Andreas Münch, Barbara WagnerTue, 10 Ma🔬 physics

Computationally Efficient Data-Driven Topology Design Independent from High-Infoentropy Initial Dataset

本論文は、高情報エントロピーの初期データに依存せず、メッシュ非依存の突然変異モジュールと非 AI 基盤の高速識別アルゴリズムを導入することで、計算効率を向上させながら強非線形問題や非微分可能制約に対しても有効なデータ駆動型トポロジー設計フレームワークを提案するものである。

Jun Yang, Ziliang Wang, Shintaro YamasakiTue, 10 Ma🔬 physics

The Role of Dynamic Stall in Aerofoil Shape Optimisation for Curvilinear Blade Kinematics

本論文は、垂直軸タービンやサイクロイドプロペラに見られる曲線運動条件下において、動的ストールの深刻度(特にローターソリディティに依存するストールの深さ)が翼型形状最適化の有効性を決定づけることを、数値シミュレーションと実験により明らかにしたものである。

Benjamin Irwin, David Toal, Swathi KrishnaTue, 10 Ma🔬 physics

Design and optimisation of linear variable differential transformers and voice coil actuators using finite element analysis: a methodical approach to enhance sensor response and actuation force

本研究は、有限要素法を用いたシミュレーションと実験的検証を通じて、重力波検出器などの高精度用途向けに、線形可変差動変圧器(LVDT)とボイスコイルアクチュエータを統合したシステムの設計手法を体系的に最適化し、感度と駆動力の向上および熱放散の最小化を実現するものである。

Kumar Akhil Kukkadapu, Hans Van Haevermaet, Wim Beaumont, Nick van RemortelTue, 10 Ma🔬 physics

Arc and Chicane Bunch Compression Schemes for Hard and Soft X-Ray Free Electron Laser Facilities: A Comparison

本論文は、X 線自由電子レーザー施設における電子バッチ圧縮方式として、従来の 4 極偏向器方式と比較して、アーク圧縮と 5 極偏向器方式の両方が軟・硬 X 線領域で大幅な性能向上をもたらすことを示し、特に UK-XFEL のような多波長同時運転施設では、バッチごとに最適な方式を選択する必要があると結論付けています。

Adam Dixon, Peter Williams, Sara Thorin, Andrzej Wolski, Alexander Brynes, Tessa Charles, Ian BaileyTue, 10 Ma🔬 physics

Manifold-Adapted Sparse RBF-SINDy: Unbiased Library Construction and Unsupervised Discovery of Dynamical States in Turbulent Wall Flows

この論文は、壁面圧力やせん断応力などの壁面データのみから、POD 表現の分散階層ではなくアトラクタの内在幾何学を反映したライブラリを構築する「多様体適応型スパース RBF-SINDy」手法を提案し、物理ラベルなしで乱流壁面流れのダイナミカルな状態骨格を不偏に発見・モデル化できることを示しています。

Miguel Perez-Cuadrado, Giorgio Maria Cavallazzi, Alfredo PinelliTue, 10 Ma🔬 physics