• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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基于无监督学习的变比热比气体界面预测模型

刘子岩, 方正豪, 许亮, 刘耀峰. 基于无监督学习的变比热比气体界面预测模型[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2026-0157
引用本文: 刘子岩, 方正豪, 许亮, 刘耀峰. 基于无监督学习的变比热比气体界面预测模型[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2026-0157
LIU Ziyan, FANG Zhenghao, XU Liang, LIU Yaofeng. Unsupervised learning-based model for predicting interfaces in variable specific heat ratio gas flows[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2026-0157
Citation: LIU Ziyan, FANG Zhenghao, XU Liang, LIU Yaofeng. Unsupervised learning-based model for predicting interfaces in variable specific heat ratio gas flows[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2026-0157

基于无监督学习的变比热比气体界面预测模型

doi: 10.11883/bzycj-2026-0157
基金项目: 国家自然科学基金(12572338);稳定支持资助项目(800009000199B0042353);

Unsupervised learning-based model for predicting interfaces in variable specific heat ratio gas flows

  • 摘要: 可压缩多介质多组分流动是爆轰物理与冲击动力学等领域的关键科学问题,涉及激波与物质界面相互作用、化学反应诱导的爆轰波传播等高度复杂的物理过程。利用机器学习求解多介质Riemann问题以精确反映界面耦合效应已成为当前爆炸力学与冲击动力学领域的研究热点。然而,现有基于神经网络的Riemann求解器通常假设气体比热比为常数,难以直接处理组分变化或高温引起的气体比热比变化问题。为此,本研究提出一种基于物理约束的无监督神经网络模型。该模型在输入层引入了表征界面两侧介质比热比的参数,有效解决了化学反应或高温条件下比热比随组分与温度变化的问题。并通过将物理方程信息嵌入损失函数,构建了基于热完全气体状态方程的无监督学习框架。该模型被嵌入修正的虚拟流体锐界面方法中,实现了与流体动力学求解程序的有效耦合。数值结果表明,本模型兼具强泛化、高保真度与高效率:泛化性方面,模型构建了适用于多种气体介质的统一框架,既可精准刻画变比热比效应,也完全适用于常规两气体流动;保真度方面,模型预测结果与标准隐式方法高度吻合,能够准确解析爆轰波传播等复杂流动结构;效率方面,模型彻底规避了界面预测的迭代过程,计算速度优于传统隐式方法。
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出版历程
  • 收稿日期:  2026-05-18
  • 网络出版日期:  2026-08-16

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