Turbulent flow consists of structures with a wide range of spatial and temporal scales which are hard to resolve numerically. Classical numerical methods as the Large Eddy Simulation (LES) are able to capture fine details of turbulent structures but come at high computational cost. Applying generative adversarial networks (GAN) for the synthetic modeling of turbulence is a mathematically well-founded approach to overcome this issue. In this work, we investigate the generalization capabilites of GAN-based synthetic turbulence generators when geometrical changes occur in the flow configuration (e.g. aerodynamic geometric optimization of structures such as airfoils). As training data, we use the flow around a low-pressure turbine (LPT) stator with periodic wake impact obtained from highly resolved LES. To simulate the flow around a LPT stator, we use the conditional deep convolutional GAN framework pix2pixHD conditioned on the position of a rotating wake in front of the stator. For the generalization experiments we exclude images of wake positions located at certain regions from the training data and use the unseen data for testing. We show the abilities and limits of generalization for the conditional GAN by extending the regions of the extracted wake positions successively. Finally, we evaluate the statistical properties of the synthesized flow field by comparison with the corresponding LES results.


翻译:湍流由包含广泛时空尺度的结构组成,这些结构在数值上难以解析。经典数值方法如大涡模拟(LES)能够捕捉湍流结构的精细细节,但计算成本高昂。将生成对抗网络(GAN)应用于湍流的合成建模是一种数学基础扎实的解决方案。本研究探讨了基于GAN的合成湍流生成器在流动几何构型发生变化时(例如机翼等结构的空气动力学几何优化)的泛化能力。训练数据采用高分辨率LES模拟的低压涡轮(LPT)静叶在周期性尾迹撞击下的流场。为模拟LPT静叶周围流场,我们使用条件深度卷积GAN框架pix2pixHD,该框架以静叶前方旋转尾迹的位置为条件。在泛化实验中,我们从训练数据中排除特定区域尾迹位置对应的图像,并用未见数据进行测试。通过逐步扩展提取尾迹位置的区域范围,我们揭示了条件GAN的泛化能力及其局限性。最后,通过与相应LES结果对比,评估了合成流场统计特性的准确性。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
46+阅读 · 2020年10月31日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
On the Possibilities of AI-Generated Text Detection
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月10日
Arxiv
24+阅读 · 2022年2月4日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23日
VIP会员
最新内容
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
0+阅读 · 12分钟前
加沙、乌克兰和伊朗冲突:人工智能如何改变冲突
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
7+阅读 · 6月9日
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
4+阅读 · 6月9日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员