論文の概要: Benchmarking machine learning models for predicting aerofoil performance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.15993v2
- Date: Tue, 22 Jul 2025 12:40:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-23 15:16:11.061923
- Title: Benchmarking machine learning models for predicting aerofoil performance
- Title（参考訳）: エアロフォイル性能予測のための機械学習モデルのベンチマーク
- Authors: Oliver Summerell, Gerardo Aragon-Camarasa, Stephanie Ordonez Sanchez,
- Abstract要約: 本稿では,風力・潮流エネルギー産業におけるエアロフォイルの性能を解析するための従来の手法の代替としてニューラルネットワーク(NN)の有用性について検討する。
本研究では,4つのニューラルネットワーク(MLP,PointNet,GraphSAGE,GUNet)を攻撃角度25角で訓練し,流体流の予測とリフト係数の算出を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.0277446818410994
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This paper investigates the capability of Neural Networks (NNs) as alternatives to the traditional methods to analyse the performance of aerofoils used in the wind and tidal energy industry. The current methods used to assess the characteristic lift and drag coefficients include Computational Fluid Dynamics (CFD), thin aerofoil and panel methods, all face trade-offs between computational speed and the accuracy of the results and as such NNs have been investigated as an alternative with the aim that it would perform both quickly and accurately. As such, this paper provides a benchmark for the windAI_bench dataset published by the National Renewable Energy Laboratory (NREL) in the USA. In order to validate the methodology of the benchmarking, the AirfRANSdataset benchmark is used as both a starting point and a point of comparison. This study evaluates four neural networks (MLP, PointNet, GraphSAGE, GUNet) trained on a range of aerofoils at 25 angles of attack (4$^\circ$ to 20$^\circ$) to predict fluid flow and calculate lift coefficients ($C_L$) via the panel method. GraphSAGE and GUNet performed well during the training phase, but underperformed during testing. Accordingly, this paper has identified PointNet and MLP as the two strongest models tested, however whilst the results from MLP are more commonly correct for predicting the behaviour of the fluid, the results from PointNet provide the more accurate results for calculating $C_L$.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,風力・潮流エネルギー産業におけるエアロフォイルの性能を解析するための従来の手法の代替としてニューラルネットワーク(NN)の有用性について検討する。
現在, 数値流体力学 (CFD) , 薄型翼, パネル法, 計算速度と結果の精度のトレードオフについて検討しており, NNは高速かつ高精度に動作するための代替手段として検討されている。
そこで本稿では,米国国立再生可能エネルギー研究所 (NREL) が発行する WindAI_bench データセットのベンチマークを行う。
ベンチマークの方法論を検証するため、AirfRANSdatasetベンチマークは開始点と比較点の両方として使用される。
本研究では,4つのニューラルネットワーク (MLP, PointNet, GraphSAGE, GUNet) を攻撃角度25角(4$^\circ$から20$^\circ$)で訓練し,流体流の予測と昇降係数(C_L$)の計算を行う。
GraphSAGEとGUNetはトレーニングフェーズでは良好に動作したが、テストではパフォーマンスが低かった。
そこで本研究では,2つの最強モデルとして PointNet と MLP を同定するが,MLP の結果は流体の挙動を予測するためにより一般的に正しいが,PointNet の結果はより正確な$C_L$ の計算結果を提供する。
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