論文の概要: Features of a Splashing Drop on a Solid Surface and the Temporal Evolution extracted through Image-Sequence Classification using an Interpretable Feedforward Neural Network

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.00971v1
• Date: Sun, 3 Jul 2022 07:21:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2022-07-05 13:58:35.090914
• Title: Features of a Splashing Drop on a Solid Surface and the Temporal Evolution extracted through Image-Sequence Classification using an Interpretable Feedforward Neural Network
• Title（参考訳）: 解釈可能なフィードフォワードニューラルネットワークを用いた画像系列分類による固体表面のスプラッシュ・ドロップと時間進化の特徴
• Authors: Jingzu Yee, Daichi Igarashi, Akinori Yamanaka, Yoshiyuki Tagawa
• Abstract要約: 隠れ層がゼロの高解釈可能なフィードフォワードニューラルネットワーク(FNN)を用いて固体表面のばね滴の特徴を抽出する。 訓練されたFNNは、空気力学的に持ち上げられたラメラの周りに放出された二次液滴の時間的進化を特定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: This paper reports the features of a splashing drop on a solid surface and the temporal evolution, which are extracted through image-sequence classification using a highly interpretable feedforward neural network (FNN) with zero hidden layer. The image sequences used for training-validation and testing of the FNN show the early-stage deformation of milli-sized ethanol drops that impact a hydrophilic glass substrate with the Weber number ranges between 31-474 (splashing threshold about 173). Specific videographing conditions and digital image processing are performed to ensure the high similarity among the image sequences. As a result, the trained FNNs achieved a test accuracy higher than 96%. Remarkably, the feature extraction shows that the trained FNN identifies the temporal evolution of the ejected secondary droplets around the aerodynamically lifted lamella and the relatively high contour of the main body as the features of a splashing drop, while the relatively short and thick lamella as the feature of a nonsplashing drop. The physical interpretation for these features and their respective temporal evolution have been identified except for the difference in contour height of the main body between splashing and nonsplashing drops. The observation reported in this study is important for the development of a data-driven simulation for modeling the deformation of a splashing drop during the impact on a solid surface.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,高解釈可能なフィードフォワードニューラルネットワーク(FNN)を用いた画像系列分類によって抽出した,固体表面上の発散滴と時間的進化の特徴を報告する。 FNNのトレーニングバリデーションと試験に使用される画像シーケンスは、親水性ガラス基板に衝突するミリサイズのエタノール滴の早期変形を、ウェバー数31-474の範囲で示している(スラッシュ閾値は約173)。 特定のビデオ撮影条件とデジタル画像処理を行い、画像シーケンス間の高い類似性を保証する。 その結果、訓練されたFNNは96%以上の精度でテストを行った。 特徴抽出により, 空力的に揚水されたラメラの周囲に放出される二次液滴の時間的変化と, 本体の比較的高い輪郭を散水滴の特徴として同定し, 相対的に短くて厚いラメラを非散水滴の特徴として同定した。 これらの特徴の物理的解釈とその時間的進化は, 発散滴と非発散滴の間の本体の輪郭高さの違いを除いて同定されている。 本研究で報告された観察は, 固体表面への衝突時の発散滴の変形をモデル化するためのデータ駆動シミュレーションの開発に重要である。

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