哈尔滨工程大学学报2024,Vol.45Issue(9) :1761-1769.DOI:10.11990/jheu.202207004

瞬态多相流场图神经网络时空预测方法研究

Spatiotemporal prediction method for the transient multiphase flow field via graph neural network

郝祎琛 谢心喻 丁家琦 谢蓉 王晓放 刘海涛
哈尔滨工程大学学报2024,Vol.45Issue(9) :1761-1769.DOI:10.11990/jheu.202207004

瞬态多相流场图神经网络时空预测方法研究

Spatiotemporal prediction method for the transient multiphase flow field via graph neural network

郝祎琛 1谢心喻 1丁家琦 1谢蓉 1王晓放 1刘海涛1
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作者信息

  • 1. 大连理工大学 能源与动力学院,辽宁 大连 116024
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摘要

为实现对大型能源化工装备(如循环流化床)内瞬态多相流场的快速时空建模和预测,本文采用基于网格图神经网络的深度学习模型,针对循环流化床非结构化时变数值仿真数据,建立离散相体积分数的时空耦合预测器.该模型有效捕捉了反应器的时空多尺度特性,能高效地进行多相流场时空耦合动态预测,结果表明:速度远超传统数值仿真,加速比可接近 500.

Abstract

This study aims to rapidly build a spatiotemporal model and predict transient multiphase flow fields within large-energy and chemical equipment(e.g.,circulating fluidized beds).Herein,a deep learning model based on the graph neural network was developed.It established a spatiotemporal predictor for discrete phase volume frac-tions with numerically simulated unstructured time-varying data of a circulating fluidized bed.The model success-fully captured the multiscale spatiotemporal features of the fluidized bed,achieving high-efficiency dynamic predic-tion of the spatiotemporal coupling of the multiphase flow field.The result showed that,compared with traditional numerical simulation,the data-driven model ran significantly faster,with a speedup ratio close to 500.

关键词

深度学习/图神经网络/循环流化床/非结构化网格/瞬态流场/多相流/时空预测/多尺度特征

Key words

deep learning/graph neural network/circulating fluidized bed/unstructured mesh/transient flow field/multiphase flow/spatiotemporal prediction/multiscale feature

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基金项目

国家重点研发计划(2020YFA0714403)

国家自然科学基金青年项目(52005074)

中央高校基本科研业务费(DUT19RC3070)

国家自然科学基金面上项目(52375231)

辽宁省自然科学基金面上项目(2022-MS-135)

出版年

2024
哈尔滨工程大学学报
哈尔滨工程大学

哈尔滨工程大学学报

CSTPCD北大核心
影响因子:0.655
ISSN:1006-7043
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