Time-invariant hp-variational physics informed neural network to solvethe pipe conveying fluid equation
Notice bibliographique
Résumé
Abstract: Physics-informed neural networks (PINN) are machine-learning methods that leverage the physics expressed in the partial differential equations (PDE) to extract information from high-dimensional data generated through experiments. Petrov-Galerkin hp-variational physics-informed neural networks (hp-VPINN) formulate the solution based on domain decomposition and projection onto space of high-order polynomials allowing the network to construct both global and local approximations. The integrand in the variational form lowers the order of the differential operators of the PDE which are incorporated into the loss function of the network, hence reducing the training cost of the network. However, such a method has only been tested on simple transient and academic problems, and in the current literature, all solutions to time-dependent problems still depend on specific initial conditions. Hence, the network must be re-trained for different initial conditions every time, which is expensive and not practical for the same system. In the present work, we propose a time-invariant hp-VPINN to solve the linear equation for small lateral displacements of the pipe conveying fluid (PCF). In the linear regime, the fluid flow inside the pipe induces added damping and stabilizes the system. The added damping changes as the flow speed increases until it becomes negative, and the system becomes unstable by flutter for a cantilevered PCF. In the proposed work, the temporal terms will be discretized using Euler backward method where the network will be trained using random previous time steps to predict the next time step. Once training is complete, the network will be used as a time integrator where it will be given a random initial time step, then it will use step output as an input for the next time step eliminating the dependency on the time history of the solution. We will test the predictability of our trained model by comparing the network outputs with experimental data for different flow speeds and initial conditions. We anticipate that our model will perform as a general solver for the linear PCF equation for any flow speed and initial conditions. For future work, the model will be further developed to solve the nonlinear PCF equations in two and three dimensions where the system undergoes through two-and three-dimensional limit cycles and chaotic motion. Finally, we plan to create a real-time model that gives real-time predictions without depending on the long-term history of the system.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».