Physics-Constrained Neural Network with Inverse Transform Sampling for Temperature-Humidity Coupling Effects on Cavitation in Thermo-Responsive Elastomeric Gels
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Le résumé fourni par la source
Abstract This work presents a novel computational framework for analyzing cavitation phenomena triggered by environmental temperature and humidity in thermo-responsive elastomeric gels. We demonstrate that cavitation instabilities, originating from pre-existing defects, exhibit discontinuous cavity expansion under permeable boundary constraints in swollen gels. Through variational methods, constitutive equations are achieved based on equilibrium thermodynamics of elastomeric gels. Physics-constrained neural network with inverse transform sampling (ITS-PCNN) is developed to approximate the solution to the governing equation, which demonstrates superior stability and accuracy compared to conventional physics-informed neural networks (PINN), achieving consistently lower residual norms for both geometric and equilibrium equations. The ITS-PCNN framework enables comprehensive investigation of the coupling effects of temperature and humidity on cavitation behavior in thermo-responsive elastomeric gels. Our findings establish a robust computational platform for predicting cavitation responses under varying environmental conditions, advancing the design of responsive materials for biomedical and microfluidic applications.
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Le contrôle bibliographique ouvert
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- Titre Crossref
- Physics-Constrained Neural Network with Inverse Transform Sampling for Temperature-Humidity Coupling Effects on Cavitation in Thermo-Responsive Elastomeric Gels
- Date Crossref
- 01/10/2025
- Éditeur
- Pleiades Publishing Ltd
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Henan Agricultural University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Sanming University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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College of Information and Management Science pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Shanghai Aerospace Control Technology Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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School of Mechanical and Electrical Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Henan Agricultural University, Sanming University et College of Information and Management Science, avec 2 autres affiliations.
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