論文の概要: Machine learning for rapid discovery of laminar flow channel wall modifications that enhance heat transfer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.08130v1
• Date: Tue, 19 Jan 2021 16:14:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2021-03-23 00:05:56.018990
• Title: Machine learning for rapid discovery of laminar flow channel wall modifications that enhance heat transfer
• Title（参考訳）: 熱伝達を増強する層流流路壁修正の迅速発見のための機械学習
• Authors: Matthias Schniewind, Alexander Stroh, Bradley P. Ladewig, Pascal Friederich
• Abstract要約: 任意の非フラットチャネルの正確な数値シミュレーションと、ドラッグ係数とスタントン数を予測する機械学習モデルの組み合わせを紹介します。 本研究では,畳み込みニューラルネットワークが数値シミュレーションの一定時間におけるターゲット特性を正確に予測できることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 64.31011847952006
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The calculation of heat transfer in fluid flow in simple flat channels is a relatively easy task for various simulations methods. However, once the channel geometry becomes more complex, numerical simulations become a bottleneck in optimizing wall geometries. We present a combination of accurate numerical simulations of arbitrary, non-flat channels and machine learning models predicting drag coefficient and Stanton number. We show that convolutional neural networks can accurately predict the target properties at a fraction of the time of numerical simulations. We use the CNN models in a virtual high-throughput screening approach to explore a large number of possible, randomly generated wall architectures. We find that S-shaped channel geometries are Pareto-optimal, a result which seems intuitive, but was not obvious before analysing the data. The general approach is not only applicable to simple flow setups as presented here, but can be extended to more complex tasks, such as multiphase or even reactive unit operations in chemical engineering.
• Abstract（参考訳）: 単純平たい流路内の流体中の伝熱の計算は, 様々なシミュレーション手法において比較的容易な作業である。 しかし、チャネル幾何がより複雑になると、数値シミュレーションは壁のジオメトリの最適化においてボトルネックとなる。 本稿では、任意の非平坦チャネルの正確な数値シミュレーションと、ドラッグ係数とスタントン数を予測する機械学習モデルを組み合わせる。 畳み込みニューラルネットワークは,数値シミュレーションのわずかな時間でターゲット特性を正確に予測できることを示す。 我々は,CNNモデルを仮想的な高スループットスクリーニング手法を用いて,多種多様なランダムな壁構造を探索する。 その結果,S字型チャネルジオメトリはPareto-Optimalであり,直感的と思われるが,解析する前には明らかではなかった。 一般的なアプローチは、ここで述べたような単純なフロー設定に適用できるだけでなく、化学工学における多相や反応単位操作のようなより複雑なタスクにも拡張できる。

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