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2021 article

Analysis and Interpretation of Data-Driven Closure Models for Large Eddy Simulation of Internal Combustion Engine

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Rattachement africain : us. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

We present an automatic data-driven machine learning (ML) approach for the development, evaluation and interpretation of deep neural networks (DNNs) for turbulence closures and demonstrate their usage in the context of cold-flow large-eddy simulation (LES) of the four-stroke Darmstadt engine using an open-source compressible multi-dimensional CFD solver OFICE, in a hybrid PDE-ML framework. Rather than explicitly using canonical formulations of closure terms, these DNNs robustly discover the functional relationships between the large-scale features of the resolved flow (cell Re, strain and rotation rate tensors etc.) obtained by solving the Navier Stokes to the small-scale unresolved terms. Experimentally validated high-fidelity LES solutions of the engine at different crank angles are utilized as the ground truth to train the DNN based closure models. Since optimizing these DNNs can be a laborious process for scientific datasets, and often require specialized expertise, we propose a Bayesian optimization framework that automatically determines the best set of network parameters, including the architecture and training hyperparameters - batch size, regularization etc. for optimum performance. We compare and contrast various networks for their effectiveness in an a-priori testing setting. Finally, the best ‘learnt’ network is integrated with the open-source CFD solver (OFICE), and solutions are obtained over several injection cycles. These experiments reveal that the DNN models temporally track resolved scalar variance with a good accuracy. Additionally, we interpret the artificial neural networks with sensitivity analysis to determine the relevant large-scale features for the learning process.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Analysis and Interpretation of Data-Driven Closure Models for Large Eddy Simulation of Internal Combustion Engine
Date Crossref
06/04/2021
Éditeur
SAE International
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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Les sujets associés

Model Reduction and Neural NetworksHeat transfer and supercritical fluidsFluid Dynamics and Turbulent Flows

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