عنوان
حل معادله سنت ونانت در مسائل هيدروليكي با استفاده از يادگيري عميق و رويكرد مبتني بر شبكه‌هاي عصبي آگاه از فيزيك PINN
نويسنده اصلي
نوريان، علي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي عمران
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
پيشبيني وضعيت جريان در رودخانه‌ها و كانال‌ها، بررسي جريان عبوري از روي سطوح و سازه‌هاي هيدروليكي مختلف و پايش فرآيندهاي حاكم بر آن در اثر عوامل مختلف، همواره يكي از مهمترين پژوهش‌هاي محققان بوده است. عبور جريان از روي مانع، اثر جزر و مد درياها در محل اتصال به رودخانه و موج‌هاي ناشي از شكست سد در بالادست و پايين دست نمونه‌هايي از پديده هاي هيدروليكي مذكور است. به طور كلي جريان در كانال‌هاي روباز، توسط معادلات سنت ونانت تجزيه و تحليل مي‌شوند. در اين تحقيق به حل عددي معادلات سنت ونانت با استفاده از يادگيري عميق و رويكرد مبتني بر شبكه‌هاي عصبي آگاه از فيزيك (PINN) براي شبيه‌سازي پديده هاي مختلف در حالت جريان يك بعدي در كانال‌هاي باز پرداخته مي‌شود.
به طور كلي مدل‌سازي عددي معادلات سنت ونانت در مقابل روش‌هاي آزمايشگاهي باعث صرفه‌جويي در زمان، هزينه و امكانات مي‌شود. اين امر از ديرباز سبب گسترش جذابيت مدل‌ها و روش‌هاي عددي بوده است. در تحقيق حاضر با استفاده از يادگيري عميق و روش PINN ابتدا برنامهاي در محيط نرم افزار پايتون و بسته نرم‌افزاري SciANN تنظيم مي‌شود. سپس مسئله‌هاي مختلف شامل مسئله انتقال حرارت يك بعدي و دو بعدي به منظور صحت سنجي نتايج با جواب دقيق مسئله، مسئله موج ساده در محل اتصال رودخانه به دريا همراه با جزر و مد، مسئله‌هاي عبور جريان فوق بحراني و زير بحراني در بالادست يك برآمدگي و مسئله شكست سد ايده‌آل با بستر خشك و مرطوب پايين‌دست مورد بررسي قرارگرفته و نتايج با نتايج حل دقيق مقايسه مي‌شود. در آخر شكست سد آزمايشگاهي(WES) بر روي بستر شيبدار همراه با اصطكاك بستر و سپس شكست سد آزمايشگاهي(CADAM) بر روي برآمدگي مثلثي همراه با زبري بستر در پايين‌دست مورد بررسي قرارگرفته و نتايج با داده¬هاي آزمايشگاهي موجود مقايسه مي‌شود.
نتايج بدست آمده از روش PINNبراي مسائل يك بعدي و دو بعدي انتقال حرارت، برآورد دقيق روش را در مقايسه با حل تحليل فوريه اين مسائل نشان مي‌دهد. همچنين نتايج بدست آمده حاكي از ارزيابي مطلوب روش PINN براي دبي عبوري و سطح آب جريان در مسائل جريان‌هاي پايدار و متغير تدريجي از جمله مسئله موج ساده، عبور جريان فوق بحراني و زير بحراني در بالادست يك برآمدگي(حالت بدون انسداد) و مسئله شكست سد ايده‌آل با بستر خشك و مرطوب پايين‌دست و همچنين شكست سد آزمايشگاهي(WES) بر روي بستر شيبدار همراه با اصطكاك بستر است. روش PINNدر ارزيابي دبي عبوري و سطح آب جريان‌هاي متغير سريع از جمله مسائل عبور جريان زير بحراني در بالادست يك برآمدگي همراه با پرش هيدروليكي و شكست سد آزمايشگاهي(CADAM) بر روي برآمدگي مثلثي همراه با زبري بستر در پايين‌دست، به علت وجود ناپيوستگي در دامنه حل اين مسائل و همچنين تغييرات شديد در عمق و دبي جريان، عملكرد مطلوبي ارائه نمي‌كند.
شماره ركورد
223532
گرايش رشته تحصيلي
آب و سازه هاي هيدروليكي
دانشكده
مهندسي عمران
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان