Non-intrusive Learning of Physics-Informed Spatio-temporal Surrogate for Accelerating Design
本文提出了一种受物理约束的非侵入式时空代理模型框架,通过结合 Koopman 自编码器与物理信息,有效加速了非线性动力学系统(如圆柱绕流)的设计优化过程,并克服了纯数据驱动方法在训练分布外泛化能力不足的局限。
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流体力学是研究流体如何流动、变形以及与其他物质相互作用的迷人领域。从日常的气流到浩瀚的星系演化,这一学科无处不在。在本分类中,我们聚焦于该领域的核心动态,用通俗的语言解读那些看似复杂的物理现象,让非专业读者也能领略流体世界的奇妙逻辑。
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以下是该领域最新的预印论文列表,涵盖了从基础理论到工程应用的最新发现。
本文提出了一种受物理约束的非侵入式时空代理模型框架,通过结合 Koopman 自编码器与物理信息,有效加速了非线性动力学系统(如圆柱绕流)的设计优化过程,并克服了纯数据驱动方法在训练分布外泛化能力不足的局限。
该论文提出了一种基于张量不变量的方法,通过空间滤波磁流体动力学方程,将能量通量与表征速度及磁场结构的张量不变量联系起来,证明了这些不变量可作为特定物理机制能量通量的代理指标,并揭示了它们对能量通量的约束作用。
本文利用移动标架法、自旋加权球谐函数及线性稳定性分析,研究了活性粒子在静止弯曲粘性界面(特别是球形囊泡)上的集体动力学,揭示了囊泡半径与萨夫曼 - 德尔布吕克长度之间的竞争如何导致有限波长的不稳定性及模式选择。
该研究利用植入式微电子技术控制两种水母(Aurelia aurita 和 Cassiopea xamachana)的收缩频率,揭示了其游泳速度与划水频率间的特定关系,指出自然频率可能更多服务于滤食而非运动,并提出了比传统喷射推进模型更契合栉水母划水机制的新分析模型。
该研究利用强化学习控制自推进粒子在中高瑞利数下的二维瑞利 - 贝纳德对流中导航,发现随着瑞利数升高,流动结构重组导致穿越势垒所需的推力阈值变化及能量效率提升,并据此提炼出一种基于物理流场拓扑的可解释启发式策略。
本文提出了一种基于算法微分后向模式的离散伴随气体动理学格式,通过严格的数值验证和包含湍流模型的三个基准算例,证明了其在连续流气动形状优化中具有高精度、高效率及良好的鲁棒性。
该论文提出了一种名为 FISR-EQL 的可解释湍流模型修正框架,通过将方程学习嵌入基于伴随方法的场反演过程,实现了在保持物理一致性和完全可解释性的同时,端到端地优化并识别出紧凑的解析表达式,从而显著提升了复杂分离流预测的精度。
该研究通过分析超稀湍流溶液中聚合物与纳维 - 斯托克斯湍流的相互作用,揭示了聚合物主要作为材料线元拉伸、优先采样轴对称双轴伸展区域、其拉伸程度与应变强度直接相关,并在约十个大涡翻转时间后表现出拉格朗日李雅普诺夫指数同步化及非高斯分布等关键物理特征。
该研究通过侧视成像系统,揭示了静止肥皂泡在平行板电场中从稳定椭球变形到半角约为 30°的圆锥失稳及射流前动力学的完整演化过程,并建立了以无量纲电场为参数的统一稳态分支基准。
本文提出了一种基于代数体积流体(VOF)技术与几何界面重构的锐界面相变模拟方法,该方法适用于非结构化网格且无需经验闭合模型,经多种基准测试验证了其高精度,并揭示了多面体网格在消除各向异性误差及模拟湍流环状沸腾流中的显著优势。