基于物理信息神经网络的多介质非线性瞬态热传导问题研究

作     者：陈豪龙 唐欣越 王润华 周焕林 柳占立 Chen Haolong;Tang Xinyue;Wang Runhua;Zhou Huanlin;Liu Zhanli

作者机构：合肥工业大学土木与水利工程学院工程力学系合肥230009 清华大学航天航空学院应用力学教育部实验室北京100084 

基　　金：国家自然科学基金(12002181) 安徽省自然科学基金(2408085MA015)资助项目 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2025年第57卷第1期

页      码：89-102页

摘      要：文章基于物理信息神经网络(physics-informed neural network,PINN)求解多介质非线性瞬态热传导问题.根据多介质热物性参数的不同,将求解区域划分成多个子域,在每个子域中单独应用PINN,不同子域通过公共界面的通量连续性条件相联系.利用偏微分方程、初始条件、边界条件和子域间公共界面连续性条件的残差构建损失函数.通过自动微分算法计算偏微分方程中温度对各输入变量的偏导数.利用链式求导法计算损失函数对权重和偏差的梯度,再根据梯度下降法更新网络参数.为了加速网络收敛,在激活函数中引入训练参数,通过调节激活函数斜率,使网络具有自适应性.文章探讨了PINN在求解多介质非线性瞬态热传导问题中的适用性,并进一步讨论了不同激活函数、学习率、网络结构和损失函数中的各项权重等对PINN计算结果的影响.计算结果表明,PINN在求解多介质非线性瞬态热传导问题时仍具有较高的可靠性和较简洁的求解流程,且不需要对求解域进行人为的前处理,有一定工程应用可行性.文章通过系统的理论分析和数值验证,充分展示了PINN解决复杂热传导问题的可靠性.

主 题 词：物理信息神经网络 非线性瞬态热传导问题 多介质 自适应激活函数 

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程类] 081104[081104] 08[工学] 0835[0835] 0811[工学-水利类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.6052/0459-1879-24-337

馆 藏 号：203157028...