基于Fluent和深度学习算法驱动的流体力学计算与应用

“基于Fluent和深度学习算法驱动的流体力学计算与应用”专题大纲
目录 主要内容

机器学习与流体力学入门

一、流体力学基础理论与编程实战

1、流体力学的发展概述
2、不可压缩流体力学的基本方程
3、湍流理论与湍流模型简介
4、傅里叶变换和流体的尺度分析
5、伪谱法求解不可压缩流体力学方程
案例实践:Python编程伪谱法求解NS方程(案例数据与代码提供给学员)
二、Fluent简介与案例实战
1、Fluent软件概述:软件功能和特点、Fluent在流体力学中的应用
2、网格划分与计算流程:网格划分技术、Fluent计算流程和步骤
3、基于Fluent软件的稳态与非稳态流体计算
4、两相流的基本理论和求解技术
5、基于Fluent软件动网格技术的两相流求解
案例实践:方腔流、圆柱绕流、小球入水的Fluent求解流程(案例文件提供给学员)
人工智能深度学习模型与流场超分辨技术
三、人工智能基础理论与优化方法
1、人工智能的基本概念
2、最优化理论算法: a) 最优问题的定义 b) 优化算法介绍
3、机器学习算法简介:支持向量机等机器学习算法
4、深度学习的基本概念及实战
案例实践:Python实现基础网络架构
1、梯度下降算法的Python实现(案例数据代码提供给学员)
2、二阶函数极值问题的求解(案例数据代码提供给学员)
四、深度学习模型在流场超分辨中的应用
1、超分辨的基本概念和应用场景
2、经典超分辨算法
a)基于局部自适应对偶性先验的最优化方法 b) 超分辨算法的性能评估
3、分别基于卷积神经网络(CNN)和生成对抗网络(GAN)的流场超分辨案例与实战
案例实践:Python编程实现流场超分辨,不同模型超分辨的优势和劣势分析
1、经典模型实现流体超分辨(案例数据代码提供给学员)
2、深度学习模型实现流体的超分辨(案例数据代码提供给学员)
深度学习模型力学新范式 五、深度学习模型的力学新范式及ODE求解实战
1、深度学习模型的动力学解释
2、残差神经网络(ResNet)与神经常微分方程(NeuralODE)
3、Neural ODE与与流体力学方程求解
4、循环神经网络(RNN)与流体动力学时序预测
a)RNN的基本概念 b) RNN与隐式算法的对应关系
c) 时间序列预测在流体动力学中的应用
5、卷积神经网络(CNN)与流场特征提取
a)CNN的基本原理 b) 卷积与微分算子的对应关系
b)CNN如何用于流场图像分析,如涡识别
案例实践:利用Neural ODE求解特定流体(多体问题)(案例数据代码提供给学员)
深度学习模型在流体力学中的应用 六、神经网络在湍流模拟中的应用
1、物理信息神经网络(PINN)
2、流动的拉格朗日结构提取与相互作用
a)基于图片的涡旋特征提取
b)基于图神经网络(GNN)的神经网络算法
3、嵌入物理信息的神经网络
a)基于几何对称性改造神经网络 b) 基于拉格朗日结构和几何对称性的神经网络
案例实践:Python编程湍流的拉格朗日方法
1、流体力学的拉格朗日算法(案例数据代码提供给学员)
2、流体力学的拉格朗日神经网络(案例数据代码提供给学员)
七、神经网络在空气动力学中的应用
1、可压缩流体力学求解的数值方法和机器学习方法
a)可压缩流体力学的数值方法
b)神经网络在激波求解中的应用
2、高精度格式在神经网络中的实现
a)高精度格式的主要思想和局限性
b)基于高精度格式的机器学习算法
3、深度强化学习(Deep Reinforcement Learning)的理论与算法
4、可压缩激波求解案例与编程实战
案例实践:Python编程求解可压缩流体力学方程
1、高精度格式求解可压缩流体力学方程(案例数据代码提供给学员)
2、深度学习模型求解可压缩流体力学方程(案例数据代码提供给学员)

流动可视化与新兴技术 八、流动生成与后处理
1、BackTrace实现流场高精度可视化
2、Tecplot可视化展示标量场、向量场等
3、Houdini展示渲染高保真流场
4、基于神经辐射场(NeRF)的流场重构技术
5、基于扩散模型(Diffusion Model)的流动生成
案例实践:Python编程实现反向追踪算法(案例数据代码提供给学员)

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