論文の概要: Multiscale Hypersonic Boundary Layer Reconstruction via Spectral Binning and Subdomain-wise Conditional Diffusion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.15023v1
- Date: Fri, 12 Jun 2026 23:40:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-16 16:21:32.652923
- Title: Multiscale Hypersonic Boundary Layer Reconstruction via Spectral Binning and Subdomain-wise Conditional Diffusion
- Title(参考訳): スペクトル結合とサブドメイン単位条件拡散による超音速境界層再構成
- Authors: Hojin Kim, Dibyajyoti Chakraborty, Takahiko Toki, Carlo Scalo, Romit Maulik,
- Abstract要約: 本稿では,超音速クーエット流に対するマルチスケール確率的再構成フレームワークを提案する。
近壁状態は条件拡散モデルを用いた限られた上壁観測から推定される。
ソフトオーバーラップ塗装戦略は、サブドメイン予測をフルボリュームの再構成に組み立てる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.689433487573205
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose a multiscale probabilistic reconstruction framework for hypersonic Couette flow, where near-wall states are inferred from limited top-wall observations using conditional diffusion model. The boundary layer is divided into overlapping wall-normal subdomains, and a single height- and Mach-conditioned Elucidating Diffusion Model (EDM) is trained jointly for M=6,7,8 to sample velocity, density, pressure, and temperature fields conditioned on a top-wall boundary slice. A soft overlap inpainting strategy assembles subdomain predictions into full-volume reconstructions while maintaining inter-subdomain continuity and small-scale variability. To improve the spectral fidelity of the generated fields, we introduce a novel bounded binned spectral power (BSP) loss that preserves high-wavenumber content while remaining numerically stable across the diffusion noise schedule. Validation against direct numerical simulation data shows that the model recovers instantaneous structures, spectra, statistical profiles, correlations, and wall quantities across all training Mach numbers, while providing spatially structured uncertainty estimates. The reconstructed Mach-conditioned profiles also collapse under the Trettel-Larsson transformation, indicating consistency with compressibility scaling. These results establish the domain decomposed conditional diffusion model with a bounded binned spectral loss as an effective probabilistic surrogate for near-wall reconstruction in hypersonic wall-bounded turbulence.
- Abstract(参考訳): 本研究では,超音速クーエット流に対するマルチスケール確率的再構成手法を提案する。
境界層を重なり合う壁正規サブドメインに分割し,M=6,7,8のサンプル速度,密度,圧力,温度場を最上壁境界スライス上に条件付した1つの高さおよびマッハ条件の楕円拡散モデル(EDM)を共同で訓練する。
ソフトオーバーラップ塗装戦略は、サブドメイン間の連続性と小さな変動性を維持しつつ、サブドメイン予測をフルボリュームの再構成に組み立てる。
生成したフィールドのスペクトル忠実度を改善するために,拡散雑音のスケジュールを通して数値的に安定しながら,高波長コンテンツを保存できる新しい有界結合型スペクトルパワー(BSP)損失を導入する。
直接数値シミュレーションデータに対する検証は、このモデルが空間的に構造化された不確実性推定を提供しながら、すべての訓練されたマッハ数にわたって、瞬時構造、スペクトル、統計プロファイル、相関、壁量を取り戻すことを示している。
再構成されたマッハ条件プロファイルもトレッテル・ラーソン変換の下で崩壊し、圧縮性スケーリングとの整合性を示した。
これらの結果は,超音速壁境界乱流における近接壁再構成に有効な確率的サロゲートとして,有界スペクトル損失を持つ領域分解拡散モデルを確立した。
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