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名称 : 空间核动力中数字孪生的超实时三维计算方法
发表日期 : 2023-09-07
摘要 :

近年来,数字孪生在学术界和工业界引起了广泛关注。它可以实时准确地反映物理世界,实现在线监测、控制和预测操作。它们的基础是超实时计算和高数据表示能力。然而,当前的DT并不能实现3D超实时计算。本研究提出了一种超实时求解流固耦合问题的新的三维计算方法。该方法基于混合求解框架,将传统数值方法与深度学习算子相结合。具体而言,该方法采用多核CPU并行加速来求解固体方程,同时利用GPU的计算能力来求解流体方程。流固耦合是通过GPU和多核CPU之间的信息交换实现的。此外,该方法还引入了一种新的基于DeepONET的深度学习算子框架。该框架附带了一个数据库结构,有助于模型训练和验证,以及一个指导训练的损失函数。选择改进的TOPAZ-II系统作为空间核反应堆,以证明其可行性。模拟了四种非训练瞬态条件来测试泛化性能。结果表明,该方法计算结果与参考值的平均误差小于2.5%,热力学参数的平均误差低于1.5%。瞬态过程中系统参数峰值与参考值之间的平均偏差小于5s。该结果满足可接受的误差水平,满足超实时要求,时间加速比约为1.17,比传统数值方法快60倍。结果证明了所提出的DT方法的准确性和有效性。

网址 : https://www.sciencedirect.com/journal/computer-methods-in-applied-mechanics-and-engineering
领域 : 工程技术
出版公司 : ELSEVIER SCIENCE SA
出版国家 : NL
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重点项目名称 : 小型氦氙冷却移动式固体核反应堆电源
项目所属数据集 : 2020YFB1901901数据集

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