Constructing a reynolds stress model of decaying homogeneous isotropic turbulence using physics informed neural network
Fizik bilgisiyle desteklenmiş sinir ağı kullanarak sönümlenen homojen izotropik türbülans için bir reynolds gerilme modelinin oluşturulması
- Tez No: 995339
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL ARI, DOÇ. DR. ÖZGÜR ERTUNÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Aeronautical Engineering, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Yapay sinir ağları, Computational fluid dynamics (HAD), Artificial neural networks
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Özyeğin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, homojen izotropik türbülansın (HIT) sönümünü tahmin etmek için bir sinir ağı (NN) modeli geliştirmektedir. Düşük Taylor-ölçekli Reynolds sayıları aralığında, GPU hızlandırmalı bir yalancı-spektral çözücü kullanılarak bir dizi sönüm durumu simüle edilmiştir. Elde edilen zamana bağlı alanlar boyutsuzlaştırılmış ve eğitim ile doğrulama verisi olarak kullanılmıştır. Bu çalışmanın temel katkılarından biri, HIT sönüm denklemlerinin tamamen boyutsuz ve Reynolds sayısı ile tutarlı bir formülasyonunun geliştirilmesidir. Bu yaklaşım, sönüm katsayısının doğrudan veriden belirlenmesine olanak tanımaktadır. Geleneksel sönüm modelleri çoğunlukla mevcut deneysel veya sayısal verileri, \(Re_\lambda \to 0\) ve \(Re_\lambda \to \infty\) sınırlarındaki türbülans davranışının asimptotik betimlemeleriyle birleştirir. Buna karşılık, tutarlı bir boyutsuz formülasyonun güvenilir DNS verileriyle eşleştirilmesi sayesinde, simüle edilen Reynolds sayısı aralığı boyunca yöneten dinamikleri yansıtan, veriye dayalı bir sönüm fonksiyonu \(Z\) elde edilmektedir. Bu çerçevede, normalize edilmiş hız ve dissipasyon alanlarının evrimini modellemek üzere bir fizik-bilgili sinir ağı (PINN) eğitilmiştir. Ayrılmış (held-out) durumlar üzerinde yapılan testler, temel türbülans niceliklerinin doğru bir şekilde tahmin edildiğini ve aynı zamanda türbülans sönümü için açık, veriden türetilmiş bir kapatma (closure) ilişkisi elde edildiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This study develops a neural network (NN) model to predict the decay of homogeneous isotropic turbulence (HIT). A set of decay cases was simulated using a GPU-accelerated pseudo-spectral solver over a low range of Taylor-scale Reynolds numbers, and the resulting time-resolved fields were converted to dimensionless form and used as training and validation data. A central contribution of this work is a fully dimensionless and Reynolds-number--consistent formulation of the HIT decay equations, which allows the decay coefficient to be identified directly from data. Traditional decay models often combine available experimental or numerical data with asymptotic descriptions of turbulence behavior in the limits $Re_\lambda \to 0$ and $Re_\lambda \to \infty$. By pairing the consistent nondimensional formulation with reliable DNS data, we obtain a data-driven decay function $Z$ that reflects the governing dynamics across the simulated Reynolds-number range. A physics-informed neural network (PINN) is then trained to model the evolution of the normalized velocity and dissipation fields, and held-out cases demonstrate accurate prediction of key turbulence quantities together with an explicit, data-inferred closure for turbulence decay.
Benzer Tezler
- Plazma arkı eldesi ve yüzey bölgesi modifikasyonunda kullanılabilirliği
Başlık çevirisi yok
ÖZKAN ÖZİPEKLİLER
- Traditional vernacular houses in Anatolia: The question of evaluative criteria
Anadolu geleneksel yöresel konut mimarlığında değerlendirme ölçütleri sorunu
OKAN ÜSTÜNKÖK
- Input-output modeling for Ankara water supply system
Ankara su temini sistemi için girdi-çıktı modellemesi
MEHMET GÜRSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Orta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Çekirdeksiz kuru üzümde uygulanan politikanın Ege Bölgesinde üretim ve üretici açısından sonuçlarının değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
GÜVEN ÖZERİN
