深度学习与流体力学结合

深度学习与流体力学结合

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讲师介绍
力学之ABAQUS, C9高校力学博士,拥有扎实的力学理论基础与丰富的实践经验。在结构动力学、弹性力学等领域具有深厚的学术造诣,擅长运用理论知识进行复杂力学问题的推导与分析。同时,精通Abaqus模拟仿真技术,能够高效构建模型并精准预测结构行为。致力于将科研成果转化为实际应用,以创新思维推动力学领域的发展,为工程实践提供坚实的理论支撑与技术指导。
课程适合人群
一、具有相关基础的学生与研究者: 本科高年级生或研究生,专业包括但不限于:机械工程、航空航天、土木工程、物理、应用数学、计算机科学等。 已具备流体力学基础知识,例如掌握Navier–Stokes方程、层流与湍流、边界条件等。 拥有一定的编程基础(如Python或Matlab)与数学建模能力。 正在从事CFD(计算流体力学)模拟,希望通过机器学习提升计算效率或建立近似模型的研究者。 二、机器学习背景的工程师与数据科学家: 5. 具备机器学习方法(如深度学习、监督学习、强化学习等)知识,但缺乏流体力学背景,想将算法应用于工程物理问题者。 6. 有志于开展跨学科研究,例如将CNN、RNN、GAN、PINNs等模型用于流场重建、湍流建模、非定常流模拟等。 三、从事实验测量与数据分析的科研人员: 7. 使用PIV、LIF等实验手段采集复杂流动数据,需借助机器学习进行高维数据处理、特征提取或状态预测。 8. 在流体实验数据中应用数据降维、噪声去除、时间序列分析等方法以优化实验流程。 四、有明确行业应用需求的工程人员: 9. 从事风力发电、航空航天、自动驾驶、海洋工程等行业的工程师,需将机器学习用于流体环境建模或控制系统设计。 10. 关注智能仿真、数据驱动建模、CFD结果加速预测等工程实际问题。 五、有志从事相关科研或工业工作的学习者: 11. 有志于进入智能仿真、数字孪生、气候建模、能源系统仿真等前沿交叉领域的人员。 12. 希望参与数据驱动风洞测试、湍流控制、仿真优化等新兴研究方向的研究者或工程师。
课程特色和优势
本课程通过具体的案例,简要概述了如何使用机器学习建立流体力学中的数据驱动模型。机器学习的过程分为五个阶段:(1)确定和形成模型的问题,(2)收集和管理训练数据以训练模型,(3)选择表示模型的架构,(4)设计损失函数以评估模型的性能,以及(5)选择和实现优化算法以训练模型。在每个阶段,我们都会讨论如何将先验物理知识嵌入到过程中,并举例说明流体力学领域的具体例子。
对学员的帮助有哪些?
一、知识能力方面的提升: 系统掌握机器学习在流体力学中的应用方法,打通物理建模与数据驱动之间的知识壁垒。 理解并能实际操作**物理引导神经网络(PINNs)**等先进方法,提高对复杂流动问题的建模能力。 掌握如何利用ML技术对CFD仿真进行加速建模、降维、特征提取等,提高模拟效率与精度。 增强对非定常流动、湍流预测、流场重建等复杂问题的处理能力。 二、科研与工程实践能力提升: 5. 具备将ML技术应用于科研项目中数据建模、仿真验证等环节的能力,提升研究效率。 6. 在工程中掌握如何建立快速代理模型,替代高成本、高耗时的传统CFD模拟,缩短设计周期。 7. 能够处理实验流体数据(如PIV图像、时间序列数据),提高数据分析效率与质量。 三、跨学科融合能力提升: 8. 建立“流体力学 机器学习”的交叉思维模式,拓展解决问题的工具和视角。 9. 掌握多源数据融合、数据驱动建模、物理一致性约束等关键技术,提高建模可靠性。 四、职业发展与科研竞争力增强: 10. 拥有流体力学和人工智能双重技能,适应未来智能工程、自动化设计、数字孪生建模等岗位需求。 11. 为申请高水平硕博项目或加入前沿研究团队(如AI for Science、智能仿真中心)提供强有力的技术背景。 12. 拓宽就业方向,可进入航空航天、智能制造、风能/海洋工程、环境模拟等高技术领域。
课程内容介绍

目录

主要内容

经典流体力学与OPENFOAM入门

一、经典流体力学

核心要点:

1、回顾经典流体力学理论,掌握NS方程的基本求解方法和模型

2、探索流体力学在工业领域的多元应用

3、运用开源软件OpenFOAM进行流体计算模拟的基本操作

4、流体力学求解模型认知(RNAS, LES)

实操环节:

1、OpenFOAM学习:

2、掌握OpenFOAM后处理操作

3、通过OpenFOAM获取流动信息

4、OpenFOAM多种功能使用教程:网络生成,模拟设置

5、基于OpenFOAM的矩形柱体LES模拟案例(数据与代码提供给学员)

6、OpenFOAM模拟信息的后处理获取流场与压力信息(数据与代码提供给学员)

计算流体动力学与人工智能

二、机器学习基础与应用

核心要点:

1、了解Python语言的特征,熟悉常见的机器学习算法

2、掌握使用python语言用于数据后处理

3、了解计算流体动力学与AI的结合

实操环节:

1、基于Python语言的CFD数据后处理(数据与代码提供给学员)

2、计算流体动力学与AI的结合案例讲解

三、时空超分辨率技术

核心知识点:

1、了解时空超分辨率技术的基本原理与应用

2、掌握人工智能技术在湍流时空超分辨率中的创新应用。

3、深入理解深度学习与湍流超分辨率的耦合机制。

实操环节:

1、基于深度学习的流场时序超分辨率处理(数据与代码提供给学员)

实验流体力学与人工智能

四、实验流体力学

核心知识点:

1、掌握实验流体力学的基础知识,了解相关实验设备。

2、了解机器学习技术在实验流体力学中的应用。

3、掌握Python语言进行实验数据的后处理,增强数据处理能力。

4、风洞试验

课程相关图片
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课程章节

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