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基于神经网络的格子玻尔兹曼算法
1
作者 韦伟汛 贺胜圣 黄志刚 《机电工程技术》 2024年第1期115-118,共4页
在科学研究和工业应用的复杂流域、多相流以及多物理流动问题的处理中,相较于传统计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD),格子玻尔兹曼算法(Lattice Boltzmann Method,LBM)具有程序结构简单、对复杂边界和非线性问题适应... 在科学研究和工业应用的复杂流域、多相流以及多物理流动问题的处理中,相较于传统计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD),格子玻尔兹曼算法(Lattice Boltzmann Method,LBM)具有程序结构简单、对复杂边界和非线性问题适应性强以及便于并行计算等诸多优点。然而,其作为一种显式算法,在计算过程中的迭代次数较多,进而消耗大量计算资源。利用神经网络在预测与回归方面的强大能力,基于LBM设计了一个具备单隐藏层的浅层人工神经网络预测模型并将其命名为ML-LBM(Machine Learning LBM)模型。该模型通过动态调整碰撞算子中不同驰豫时间,以粗化网格来重现精细分辨的参考模拟。对于顶盖驱动流问题,模型完成训练后,对测试集均方误差在6×10-5以下,精度得到了保障。相较于经典LBGK模型,ML-LBM模型的计算效率提升约9倍。 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼算法 碰撞算子 神经网络结构 算法加速
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基于波数分析的扰流板风噪声仿真与优化
2
作者 杜敏韬 宋俊 +4 位作者 叶斌 陈耀钦 周万田 江财茂 龙良活 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第7期69-76,I0002,共9页
近年来,后扰流板风噪声成为汽车研究的热点,然而,其产生机理尚未完全清楚,同时,工程上的降噪也是亟待解决的难点。为了研究汽车后扰流板风噪声的产生机理并降低其对车内噪声的影响,首先,基于格子玻尔兹曼算法进行了可压缩非定常整车外... 近年来,后扰流板风噪声成为汽车研究的热点,然而,其产生机理尚未完全清楚,同时,工程上的降噪也是亟待解决的难点。为了研究汽车后扰流板风噪声的产生机理并降低其对车内噪声的影响,首先,基于格子玻尔兹曼算法进行了可压缩非定常整车外流场仿真,通过统计能量分析法计算车内噪声响应,并利用风洞试验验证了计算结果的准确性。然后,采用可直观显示噪声源位置的波数分析方法,对玻璃面压力进行分解,得到湍流压力载荷和声压载荷,同时结合噪声频谱的分析结果,发现:后扰流板的低频噪声峰值主要由周期性脱落涡带来的声压以及涡旋和玻璃面作用带来的湍流脉动压力共同导致,而高频噪声峰值主要由高速气流引起的辐射声压导致。最后,提出了一个优化后的扰流板设计,使得车内噪声频谱低频段声压级降低了5.5 dB(A),高频段声压级降低了14 dB(A)。 展开更多
关键词 可压缩 格子玻尔兹曼算法 波数分析 扰流板 风噪声
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基于深度神经网络的格子玻尔兹曼算法
3
作者 陈辛阳 聂滋森 +2 位作者 蒋子超 杨耿超 姚清河 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期39-49,共11页
格子玻尔兹曼算法(LBM,Lattice Boltzmann method)相较于传统计算流体力学方法具有程序结构简单,对复杂边界和非线性问题适应性强以及便于并行计算等诸多优点。然而,其作为一种显式算法,在计算过程中的迭代次数较多,进而消耗大量计算资... 格子玻尔兹曼算法(LBM,Lattice Boltzmann method)相较于传统计算流体力学方法具有程序结构简单,对复杂边界和非线性问题适应性强以及便于并行计算等诸多优点。然而,其作为一种显式算法,在计算过程中的迭代次数较多,进而消耗大量计算资源。利用深度学习在预测与回归方面的强大能力,基于LBM设计了一个由卷积层与卷积长短期记忆层组成的人工神经网络预测模型并将其命名为C-LBM(compressed LBM)。该模型能等效替代多个普通LBM迭代。对于方腔环流问题,模型完成训练后,对测试集均方差在5×10^(-6)以下,对泛化算例在10-5以下,精度得到了保障。相较于串行LBM程序,C-LBM模型计算效率提升约15倍。 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼算法 数据驱动模型 深度学习 算法加速
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格子玻尔兹曼和气体动理学通量算法及其应用进展
4
作者 舒昌 杨鲤铭 +1 位作者 王岩 吴杰 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期801-816,共16页
采用守恒律方程求解流体流动问题时,单元界面通量的计算尤为关键,该过程也被称为通量重构。由于离散控制方程的物理量定义在解点上,如何利用解点上的值来计算单元界面的通量,是计算流体力学最为关心的问题之一。针对该问题的研究已发展... 采用守恒律方程求解流体流动问题时,单元界面通量的计算尤为关键,该过程也被称为通量重构。由于离散控制方程的物理量定义在解点上,如何利用解点上的值来计算单元界面的通量,是计算流体力学最为关心的问题之一。针对该问题的研究已发展了各式各样的计算格式,例如完全基于数学重构的差分近似、基于部分物理重构的黎曼通量求解器以及近年发展起来的基于完全物理重构的气体动理学格式、格子Boltzmann通量算法和气体动理学通量算法。本文首先对几种典型的通量重构算法进展进行回顾和分析;然后着重介绍格子玻尔兹曼通量算法和气体动理学通量算法的研究进展及其相关应用;最后就该类算法存在的挑战和可能的研究方向进行展望。 展开更多
关键词 计算流体力学 气体动理学格式 格子玻尔兹曼通量算法 气体动理学通量算法 连续和稀薄流动
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