Evaluation of supervised machine learning regression models for CFD-based surrogate modelling in indoor airflow field reconstruction
Notice bibliographique
Résumé
Fast and reliable prediction of indoor airflow distribution is critical for indoor environment control. While neural networks (NN), often interchangeably referred to as Back Propagation Neural Networks (BPNNs), are popular for airflow predictions, optimising these models is challenging due to their ”black box” nature and complex network structures. This study explores alternative robust regression models, including decision-tree-based models (e.g., XGBoost, LightGBM, Random Forest) and Support Vector Regression (SVR), for predicting indoor airflow. Two BPNN structures were initially developed to evaluate feasibility of NN models. BPNN A was trained using airflow velocities from two inlets as input neurons to directly predict the airflow velocity distribution within the domain. BPNN B was trained additionally with spatial information, including space samples and boundary wall data. Higher-dimensional training structures of BPNN B were applied to decision tree-based models and SVR to assess their capability in predicting non-linear airflow patterns. Results indicated that BPNN A achieved the highest accuracy, while the inclusion of higher-dimensional data in BPNN B led to decreased accuracy. Among all decision-tree-based models, XGBoost demonstrated the greatest potential, achieving an R 2 above 99.5% and predictive errors below 10%. XGBoost also outperformed both BPNN models in speed, being 15.78 times faster than BPNN A and 252 times faster than BPNN B. The interpretability of XGBoost was further explored by analysing feature importance, which helps identify the most influential input variables while predicting the airflow velocity. This analysis is expected to offer an enhanced understanding of boundary conditions leading to optimised indoor environment strategy. • Rapid indoor airflow reconstruction was performed with machine learning models. • Lower-dimensional BPNN exhibited superior performance with errors less than 3%. • XGBoost reliably captured most airflow field features, with errors mostly less than 10%. • Decision tree models are 15.78-252 times faster than BPNN models. • Support vector regression is not a promising tool for airflow reconstruction.
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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 | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| 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) | 0,000 | 0,000 |
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 ».