Ин таҳқиқот барои пешгӯии майдонҳои фишор, ҳарорат ва ҷараёни гармии девор дар атрофи силиндрҳои гиперсадоӣ ва профилҳои болҳои оилаи NACA64A бо шумораи камтари ҳалҳои гаронарзиши CFD-и дақиқии баланд усуле бо номи CIGRC таҳия кардааст. CIGRC ихтисораи “Contraction-Guided Implicit Graph Residual Correction” буда, ба тоҷикӣ онро метавон ҳамчун ислоҳи боқимондаи графикии ниҳонӣ бо роҳнамоии фишурдашавӣ шарҳ дод. Усул аввал бо шабакаи амиқи нейронии бисёрдақиқӣ, ки миқдори зиёди маълумоти CFD-и дақиқии пастро бо маълумоти маҳдуди дақиқии баланд муттаҳид мекунад, пешгӯии ибтидоӣ месозад ва сипас хатои фазоии боқимондаи ин пешгӯиро ҳамчун майдони графикӣ, ки дар шабакаи CFD муайян шудааст, ислоҳ мекунад.

Дар шабакаҳои анъанавии нейронии графикии ошкор иттилоот аз шумораи пешакӣ муайяншудаи қабатҳои интиқоли паём мегузарад. Дар CIGRC бошад, ҳолати боқимонда ҳамчун тавозуни нуқтаи собити оператори графикӣ, ки барои қонеъ кардани шарти фишурдашавӣ пешбинӣ шудааст, ҳал карда мешавад. Дар марҳилаи аввал ислоҳи устувори статикӣ ҳисоб шуда, дар марҳилаи дуюм ислоҳи динамикӣ, ки бо дарвоза ва ҳудудҳои амплитуда идора мешавад, илова мегардад. Ин сохтор махсусан ба коҳиш додани хатогиҳои аз ҷиҳати фазоӣ ташкилёфта дар мавҷи зарба, фишурдашавии канори пеш, қабати сарҳадӣ ва минтақаи из равона шудааст.

Дар санҷишҳои силиндр хатои миёнаи фишори модели асосии бисёрдақиқӣ %2,22 буд ва бо CIGRC то %1,38; хатои ҳарорат аз %5,13 то %4,31 коҳиш ёфт. Дар профили болии NACA64A204 хатои фишор аз %10,59 то %8,54 ва хатои ҳарорат аз %11,17 то %7,37 паст шуд. Дар ҷараёни гармии девор CIGRC хатои миёнаро барои силиндр то %0,73 ва барои NACA64A204 то %1,44 кам кард. Усули ниҳонӣ дар муқоиса бо модели ошкори ислоҳи графикии EGRC, махсусан дар хатогиҳои фишори вобаста ба зарба, натиҷаҳои қавитар нишон дод; дар майдонҳои ҳамвортари ҳарорат кори ду усул ба ҳам наздик буд.

Арзёбӣ аз нуқтаи назари Туркия: Ин равиш метавонад дар донишгоҳҳо ва муассисаҳои тадқиқотии Туркия, ки воситаҳои гиперсадоӣ, мушакҳо, системаҳои бозворидшавӣ, ҳавогирҳои баландсуръат ва системаҳои муҳофизати ҳароратиро таҳия мекунанд, ҳамчун модели ёрирасон барои авлавият додан ба ҳисобҳои гаронарзиши CFD баррасӣ шавад. Пеш аз татбиқ бо ҳалкунандаҳо, моделҳои газ, мавод ва фарзияҳои катализаи девор, ки дар Туркия истифода мешаванд, бозомӯзӣ; инчунин санҷиш бо геометрияҳои сеандозаи воситаҳо, шароити гузариши турбулентӣ, парвози воқеӣ ва ченкуниҳои туннели бодӣ лозим аст. Аз ин таҳқиқот бевосита дар бораи бори ҳароратӣ, захираи бехатарӣ, ғафсии муҳофизати ҳароратӣ ё қобилияти парвози ягон воситаи мушаххаси Туркия хулоса баровардан мумкин нест.

Арзиши асосии таҳқиқот дар он аст, ки он тамоюлҳои умумии физикиро, ки CFD-и дақиқии паст интиқол медиҳад, нигоҳ дошта, хатои боқимондаро нисбат ба ҳалли дақиқии баланд на ҳамчун нуқтаҳои мустақил, балки ҳамчун майдони ташкилёфта дар топологияи шабакаи CFD коркард мекунад. Бо вуҷуди ин, дақиқиҳои гузоришшуда дақиқии мутлақи майдони воқеии физикиро не, балки наздикии пешгӯиҳои моделро ба ҳалҳои CFD-и дақиқии баланди истифодашуда дар таҳқиқот нишон медиҳанд.

Таҳқиқот кадом мушкилро ҳал кардан мехоҳад?

Дар парвози гиперсадоӣ фишурдашавии аз зарба ба вуҷудомада, талафоти энергияи часпак ва таъсирҳои гази ҳарорати баланд дар атрофи восита градиентҳои шадиди фишор ва ҳарорат ба вуҷуд меоранд. Борҳои баландтарини гармӣ асосан дар нуқтаи бозистӣ, канори пеш ва минтақаҳои ҳамтаъсирии зарба-қабати сарҳадӣ ҷамъ мешаванд. Камбаҳодиҳии ин борҳо метавонад системаи муҳофизати ҳароратиро нокифоя гардонад; аз ҳад зиёд баҳодиҳӣ бошад, воситаро аз зарурат вазнинтар ва гаронтар мекунад.

Ҳалҳои CFD-и дақиқии баланд бо номувозинати термокимиёвӣ шабакаҳои калон, ҳуҷайраҳои хурди наздидеворӣ ва вақтҳои тӯлонии ҳамгароиро талаб мекунанд. Баръакс, шабакаҳои камзичтар ё ҳисобҳои соддашуда тезтаранд, аммо махсусан дар ҷараёни гармӣ ва сохтори зарба метавонанд хатои назаррас ба вуҷуд оранд. Омӯзиши бисёрдақиқӣ бо муттаҳид кардани ин ду навъи маълумот кӯшиш мекунад аз шумораи ками ҳалҳои гаронарзиш бештар истифода барад.

Тибқи таҳқиқот, моделҳои мавҷудаи бисёрдақиқӣ метавонанд робитаи умумии байни сатҳҳои дақиқии паст ва баландро омӯзанд, аммо сохтори фазоии ташкилёфтаи хатои боқимондаро дар тӯли зарба, қабати сарҳадӣ, қабати ҳароратӣ ва из ба таври возеҳ модел накунанд. CIGRC кӯшиш мекунад ин холигиро бо ҳалли хатои боқимонда ҳамчун майдони боқимондаи дастгиришавандаи график, ки дар шабакаи CFD муайян шудааст, бартараф кунад.

CIGRC аз кадом марҳилаҳо иборат аст?

1. Барқарорсозии асосии бисёрдақиқӣ: Майдони CFD-и дақиқии паст пешгӯӣ мешавад ва ин иттилоот якҷо бо шароити корӣ ба пешгӯии ибтидоии дақиқии баланд табдил дода мешавад.
2. Майдони боқимондаи сохторёфта: Хатои боқимонда байни ҳалли дақиқии баланд ва пешгӯии ибтидоӣ ҳамчун сигнали графикӣ дар нуқтаҳои шабакаи CFD муайян карда мешавад.
3. Ислоҳи статикӣ бо графики ниҳонӣ: Оператори графикӣ то расидан ба тавозуни нуқтаи собит такрор карда шуда, ислоҳи асосӣ ва устувори боқимонда ҳисоб мешавад.
4. Ислоҳи динамикии маҳдуд: Хатои пас аз марҳилаи статикӣ бо модули дуюми графикии ниҳонӣ, ки бо арзиши дарвоза ва амплитудаи максималӣ маҳдуд шудааст, ислоҳ мегардад.
5. Интиқол байни профилҳои бол: Модели дар NACA64A204 омӯзишёфта ҳамчун нуқтаи ибтидоӣ барои NACA64A104 ва NACA64A004 истифода шуда, бо маълумоти маҳдуди ҳадаф бозтанзим мешавад.

Модели асосии бисёрдақиқӣ чӣ гуна кор мекунад?

Шароити ҷараён бо адади Mach ва кунҷи ҳамла муайян шудааст:

\[ \boldsymbol{\mu}=(Ma,\alpha) \]

Ҷойгиршавии як нуқтаи шабакаи CFD бо \(\mathbf{r}_i=(x_i,y_i)\), арзишҳои фишор ва ҳарорати дақиқии паст бо \(\mathbf{y}_{L,i}\), ва арзишҳои дақиқии баланд бо \(\mathbf{y}_{H,i}\) нишон дода мешаванд:

\[ \mathbf{y}_{L,i}=(P_{L,i},T_{L,i}), \qquad \mathbf{y}_{H,i}=(P_{H,i},T_{H,i}) \]

Шабакаи амиқи нейронии бисёрдақиқӣ аввал майдони дақиқии пастро пешгӯӣ мекунад:

\[ \widehat{\mathbf{y}}_{L,i}=f_L(\mathbf{r}_i,\boldsymbol{\mu};\theta_L) \]

Сипас бо истифода аз ҷойгиршавӣ, шароити корӣ ва баромади дақиқии паст пешгӯии ибтидоии дақиқии баланд сохта мешавад:

\[ \widehat{\mathbf{y}}_{0,i} =f_H(\mathbf{r}_i,\boldsymbol{\mu},\widehat{\mathbf{y}}_{L,i};\theta_H) \]

Ин пешгӯии ибтидоӣ пояи MFDNN номида шудааст. CIGRC тамоми майдони физикиро бевосита аз сифр намесозад; он хатои тартибёфтаи боқимондаро дар ин майдони ибтидоии аз ҷиҳати физикӣ роҳнамоишуда ислоҳ мекунад.

Чаро фазои логарифмӣ истифода шудааст?

Фишор ва ҳарорат бузургиҳои мусбатанд ва метавонанд байни ҷараёни озод ва минтақаи зарба дар доираи васеъ тағйир ёбанд. Аз ин рӯ, ислоҳи боқимонда на бевосита дар арзишҳои физикӣ, балки дар ҳолати логарифмии зерин анҷом дода шудааст:

\[ \mathbf{s}_{H,i}=\log(1+\mathbf{y}_{H,i}), \qquad \mathbf{s}_{0,i}=\log(1+\widehat{\mathbf{y}}_{0,i}) \]

Боқимондаи ибтидоӣ:

\[ \mathbf{e}_{0,i}=\mathbf{s}_{H,i}-\mathbf{s}_{0,i} \]

ба ҳамин шакл муайян шудааст. Пешгӯии ниҳоӣ ба фазои физикӣ:

\[ \widehat{\mathbf{y}}_{\mathrm{final}} =\exp(\mathbf{s}_{\mathrm{final}})-1 \]

бо ин ифода баргардонида мешавад. Ин амал барои мусбат боқӣ мондани фишор ва ҳарорати пешгӯишуда кӯмак мекунад ва миқёсҳои гуногуни бузургиҳоро фишурда месозад.

Шабакаи CFD чӣ гуна ба сохтори графикӣ табдил дода шудааст?

Ҳар як нуқтаи намунагирифташудаи шабакаи CFD ҳамчун гиреҳи графикӣ истифода шудааст:

\[ \mathcal{G}=(V,E,A) \]

Дар ин ҷо \(V\) гиреҳҳо, \(E\) пайвастҳои байни гиреҳҳо ва \(A\) матритсаи робитаро нишон медиҳад. Дар вектори хусусиятҳои ҳар як гиреҳ иттилооти зерин мавҷуд аст:

• адади Mach ва кунҷи ҳамла,
• координатаҳои фазоии нормализатсияшуда,
• пешгӯиҳои фишор ва ҳарорати дақиқии паст,
• пешгӯии ибтидоии дақиқии баланди MFDNN,
• нишондиҳандаи фарқи байни тамоюлҳои дақиқии паст ва баланд,
• нишондиҳандаи тағйирёбии ҳамсоягии маҳаллӣ ё номуайянӣ,
• нишондиҳандаи хатар, ки минтақаҳои зарба ва градиенти баландро муайян мекунад.

Гиреҳҳо бо робитаи фазоии k-ҳамсояи наздиктарин пайваст шудаанд. Вазни асосии геометрӣ бо функсияи экспоненсиалии масофа ҳисоб шудааст, ки ба нуқтаҳои наздиктар вазни бештар медиҳад:

\[ A^x_{ij} = \frac{ \mathbf{1}_{j\in N_k(i)} \exp\left(-\|\mathbf{r}^n_i-\mathbf{r}^n_j\|_2^2/\ell_x^2\right) }{ \sum_{j'\in N_k(i)} \exp\left(-\|\mathbf{r}^n_i-\mathbf{r}^n_{j'}\|_2^2/\ell_x^2\right) } \]

Барои фишор ва ҳарорат як вазни графикӣ истифода нашудааст. Дар шохаи фишор ба зарба ва минтақаҳои хатои баланд аҳамияти бештар дода шуда, дар шохаи ҳарорат монандии ҳароратӣ тақвият ёфтааст. Сабаб он аст, ки фишор дар тӯли зарба ҷаҳишҳои тез нишон медиҳад, дар ҳоле ки ҳарорат умуман рафтори ҳамвортар ва паҳншавандаро нишон медиҳад.

Фарқи байни ислоҳи графикии ошкор ва ниҳонӣ чист?

Модели муқоисавии EGRC шумораи пешакӣ муайяншудаи қабатҳои интиқоли паёми графикиро пайдарпай татбиқ мекунад. Аз ин рӯ, то куҷо паҳн шудани иттилоот дар график бо чуқурии шабака маҳдуд аст. Сохторҳои хеле амиқи GNN-и ошкор метавонанд бо мушкилоте чун аз ҳад ҳамворшавӣ ва фишурда шудани иттилооти дур ба намояндагии танг рӯ ба рӯ шаванд.

Дар CIGRC бошад, ҳолати ниҳонии боқимонда баромади шумораи муайяни қабатҳо нест. Ҳолат ҳамчун нуқтаи собити оператори зерини графикии ниҳонӣ муайян шудааст:

\[ H_s^{*} = \tanh\left( \overline{H}+H_s^{*}W_s+AH_s^{*}U_s \right) \]

Нуқтаи собит бо такрори хомӯшшуда ҳал карда мешавад:

\[ H_s^{k+1} = (1-\eta_s)H_s^k + \eta_s\Phi_s(H_s^k;X,A) \]

Такрор на барои расидан ба чуқурии пешакӣ муайяншудаи график, балки барои наздик шудан ба ҳолати тавозуни дохилан мувофиқ анҷом дода мешавад.

Шарти фишурдашавӣ чӣ маъно дорад?

Оператори ниҳонӣ дар шакли умумӣ:

\[ H^*=\Phi(H^*;X,A) \]

навишта шудааст. Оператор:

\[ \Phi(H;X,A)=\tanh(E(X)+HW+AHU) \]

чунин шакл дорад. Барои фарқи байни ду ҳолати гуногуни ниҳонӣ ҳадди боло:

\[ \|\Phi(H_1)-\Phi(H_2)\|_F \leq \left(\|W\|_2+\|A\|_2\|U\|_2\right) \|H_1-H_2\|_F \]

дода шудааст. Коэффисиенти фишурдашавӣ:

\[ \rho=\|W\|_2+\|A\|_2\|U\|_2 \]

муайян шудааст. Ҳангоми \(\rho<1\) оператор табдили фишурдашаванда мебошад. Мувофиқи теоремаи нуқтаи собити Banach, ин шарт барои мавҷудият, ягонагӣ ва дастрас будани нуқтаи собит тавассути такрор шарти кофӣ медиҳад.

Коэффисиенти ҳамгароии ҳалли хомӯшшуда:

\[ q=(1-\eta)+\eta\rho \]

буда, дар шарти \(\rho<1\) арзиши \(q<1\) мешавад. Хато бо шумораи такрорҳо ба таври геометрӣ коҳиш меёбад:

\[ \|H^k-H^*\|_F \leq q^k\|H^0-H^*\|_F \]

Ин натиҷаи математикӣ барои ҳар як шабака ва параметри эҳтимолӣ дар раванди воқеии омӯзиш далели суботи мутлақ нест. Дар таҳқиқот матритсаҳои графикии аз рӯи сатр нормализатсияшуда, вазнҳои маҳдуд ва навсозиҳои хомӯшшуда истифода шудаанд, то ҳалкунандаи ниҳонӣ рафтори устувор дошта бошад.

Чаро ислоҳи статикӣ ва динамикӣ ҷудо шудаанд?

Марҳилаи статикӣ аз тавозуни нуқтаи собит боқимондаи маҳдуд ҳосил мекунад:

\[ \Delta s_{\mathrm{static}} = c_s\tanh(R_s(H_s^*,X)) \]

Ҳолати статикӣ ислоҳшуда:

\[ s_{\mathrm{static}} = s_0+\Delta s_{\mathrm{static}} \]

мешавад. Марҳилаи динамикӣ хатои пас аз ислоҳи статикӣ боқимондаро бо ҳолати алоҳидаи тавозуни графикии ниҳонӣ коркард мекунад. Баромади динамикӣ ҳам бо дарвозаи sigmoid ва ҳам бо коэффисиенти амплитудаи максималӣ маҳдуд шудааст:

\[ \Delta s_{\mathrm{dynamic}} = g_{\mathrm{dyn}} \odot c_d\tanh(R_d(H_d^*,X,H_s^*)) \]

\[ g_{\mathrm{dyn}}=\sigma(G_d(H_d^*,X)) \]

Ҳолати ниҳоӣ:

\[ s_{\mathrm{dynamic}} = s_{\mathrm{static}}+\Delta s_{\mathrm{dynamic}} \]

мебошад. Дар шохаи фишор барои бартараф кардани хатогиҳои ҷойгиршавии зарба ба навсозии динамикӣ озодии нисбатан бештар дода шуда, дар шохаи ҳарорат ислоҳи динамикии эҳтиёткоронатар истифода шудааст.

Чӣ гуна аз аз ҳад калон шудани ислоҳ пешгирӣ шудааст?

Бо сабаби тангенси гиперболӣ ва коэффисиентҳои мусбати миқёс ислоҳҳо:

\[ \|\Delta s_{\mathrm{static}}\|_\infty\leq c_s, \qquad \|\Delta s_{\mathrm{dynamic}}\|_\infty\leq c_d \]

маҳдуд шудаанд. Ба талафоти омӯзиш инчунин ҳади беҳсозӣ илова шудааст, ки агар ислоҳи номзад ҳолати қаблиро бадтар кунад, онро ҷарима мекунад:

\[ L_{\mathrm{improve}} = \max\left( 0,\, \ell(s_{\mathrm{candidate}},s_H) - \ell(s_{\mathrm{ref}},s_H) \right) \]

Талафоти умумӣ аз хатои майдони ниҳоӣ, назорати боқимондаи статикӣ ва динамикӣ, ҳамвории график, танзими дарвоза ва маҳдудияти беҳсозӣ иборат аст:

\[ L_{\mathrm{total}} = L_{\mathrm{final}} +\lambda_{\mathrm{static}}L_{\mathrm{static}} +\lambda_{\mathrm{dyn}}L_{\mathrm{dyn}} +\lambda_{\mathrm{graph}}L_{\mathrm{graph}} +\lambda_{\mathrm{gate}}L_{\mathrm{gate}} +\lambda_{\mathrm{imp}}L_{\mathrm{improve}} \]

Дар таҳқиқот барои таҷрибаҳои асосӣ \(\lambda_{\mathrm{static}}=0{,}10\), \(\lambda_{\mathrm{dyn}}\approx0{,}75\), дар омӯзиши тамоми майдон \(\lambda_{\mathrm{graph}}=3{,}0\times10^{-4}\), \(\lambda_{\mathrm{gate}}=1{,}0\times10^{-5}\) ва \(\lambda_{\mathrm{imp}}=1{,}0\) истифода шудааст.

Модели CFD кадом системаи физикиро ҳал мекунад?

Маълумот бо ҳалкунандаи сарчашмааш кушодаи SU2 тавлид шудааст. Ҳисоб системаи фишурдашавандаи бисёрнамудии Navier–Stokes ва номувозинати термокимиёвиро фаро мегирад:

\[ R(U) = \frac{\partial U}{\partial t} + \nabla\cdot\mathbf{F}_C(U) - \nabla\cdot\mathbf{F}_V(U,\nabla U) - Q = 0 \]

Тағйирёбандаҳои ҳифзшаванда зичии намудҳо, импулс, энергияи умумӣ ва энергияи ларзишӣ-электрониро дар бар мегиранд:

\[ U= \{\rho_1,\ldots,\rho_n,\rho\mathbf{u},\rho e,\rho e_{v-e}\}^{T} \]

Ҳолати термодинамикӣ бо модели дуҳароратӣ, ки ба равиши ротатори сахт-осиллятори гармоникӣ асос ёфтааст, ифода шудааст. Ҳарорати тарҷумонӣ-гардишӣ \(T\) ва ҳарорати ларзишӣ-электронӣ \(T_{ve}\) ҷудо нигоҳ дошта шудаанд. Ин сохтор барои модел кардани шароите истифода шудааст, ки дар ҷараёни гиперсадоӣ ҳамаи модҳои энергияи газ ба як ҳарорат намерасанд.

Ҳалли ададӣ чӣ гуна санҷида шудааст?

Ҳалли дақиқии баланди силиндр бо таҷрибаҳои туннели зарбаи энталпияи баланди Göttingen HEG муқоиса шудааст. Шароити санҷиш тақрибан Mach 8,98; 5.956 m·s⁻¹ суръати ҷараёни озод; 476 Pa фишор ва 901 K ҳароратро дар бар мегирад.

CFD-и дақиқии баланд тамоюли умумии тақсимоти таҷрибавии ҷараёни гармии сатҳро аз нав ҳосил кардааст, аммо махсусан дар минтақаи бозистӣ аз таҷриба каме пасттар мондааст. Таҳқиқот ин фарқро бо ба ҳисоб нагирифтани таъсири катализаи девор шарҳ медиҳад. Аз ин рӯ, ибораи “дақиқии баланд” на воқеияти мутлақи пурра мувофиқ бо таҷриба, балки шабакаи зичтар ва модели физикии муфассалтари таҳқиқотро ифода мекунад.

Кадом геометрияҳо ва шабакаҳо истифода шудаанд?

Дар шабакаҳои дақиқии баланд баландии ҳуҷайраи аввалини наздидеворӣ 1 × 10⁻⁷ m интихоб шудааст ва дар сатҳи камтар аз 0,02365 нигоҳ доштани адади Reynolds-и ҳуҷайра барои дақиқии ҷараёни гармӣ кофӣ дониста шудааст, ки ба натиҷаҳои таҳқиқоти пешина асос ёфтааст.

Доираи маҷмӯи маълумоти бисёрдақиқӣ чӣ гуна аст?

Хатогиҳои пешгӯӣ чӣ гуна арзёбӣ шудаанд?

Барои фишор, ҳарорат ва ҷараёни гармии девор хатои миёнаи нисбӣ истифода шудааст:

\[ MRE(s) = \frac{100}{N} \sum_{i=1}^{N} \frac{|\widehat{s}_i-s_i^H|} {\max(|s_i^H|,\varepsilon_s)} \]

Арзиши хурди \(\varepsilon_s\) дар нуқтаҳои истинодии наздик ба сифр аз хатои тақсимкунӣ пешгирӣ мекунад. Арзиши ин асоси ададӣ дар таҳқиқот ба таври возеҳ дода нашудааст.

Барои ҷараёни гармии девор инчунин хатои қулла ва хатои бори интегралии гармӣ ҳисоб шудааст:

\[ E_{\mathrm{peak}} = 100 \frac{ |\max(\widehat{q}_w)-\max(q_w^H)| }{ \max(q_w^H) } \]

\[ E_{\mathrm{int}} = 100 \frac{ \left| \sum_i\widehat{q}_{w,i}\Delta s_i - \sum_i q^H_{w,i}\Delta s_i \right| }{ \sum_i|q^H_{w,i}|\Delta s_i } \]

Ҳамчунин фишурдашавии думи хатои 95-персентилӣ ва коҳиши тамоми энергияи хато баррасӣ шудааст. Ин меъёрҳо барои арзёбии хатогиҳои маҳаллӣ дар минтақаҳои зарба ва ҷараёни баланди гармӣ, ки хатои миёна метавонад пинҳон кунад, истифода шудаанд.

Натиҷаҳои фишор ва ҳарорати силиндр чӣ гунаанд?

Илова кардани майдони физикии дақиқии паст ба MFDNN нисбат ба MLP, ки танҳо бо маълумоти маҳдуди дақиқии баланд омӯзонида шуда буд, бузургтарин беҳбудиро таъмин кардааст. Сипас CIGRC хатои фишори MFDNN-ро %37,8 коҳиш дода, нисбат ба EGRC хатои миёнаи фишорро %18,3 камтар кардааст.

Фарқи EGRC ва CIGRC дар ҳарорат танҳо 0,04 банди фоизӣ аст. Ин натиҷа набояд чунин тафсир шавад, ки CIGRC дар ҳамаи майдонҳо нисбат ба модели графикии ошкор бартарии калон дорад. Афзалияти равиши тавозуни ниҳонӣ бештар дар боқимондаҳои тез ва аз ҷиҳати фазоӣ ташкилёфтаи фишор дида шудааст.

Натиҷаҳои NACA64A204 чӣ гунаанд?

Хатои фишори MLP, ки танҳо бо маълумоти маҳдуди дақиқии баланд омӯзонида шуда буд, дар баъзе ҳолатҳои санҷишӣ аз %200 гузашт. Истифодаи ҳалли дақиқии паст ҳамчун такягоҳи физикӣ ин хаторо ба таври назаррас кам кард.

CIGRC дар ҳолати Mach 9 ва кунҷи ҳамлаи 6° хатои фишорро аз %5,91-и EGRC то %4,61 коҳиш дод. Арзишҳои миёнаи ҳарорат қариб яксонанд; дар баъзе ҳолатҳо EGRC ва дар баъзе ҳолатҳо CIGRC натиҷаи беҳтар додааст.

Тақсимоти хатои нуқтавӣ чӣ гуна тағйир ёфтааст?

Ғайр аз хатои миёна, тақсимоти хато аз рӯи гиреҳҳо низ муқоиса шудааст. Дар майдони ҳарорати NACA64A204 барои Mach 9 ва кунҷи ҳамлаи 6° CIGRC:

• хатои миёнаи нисбиро %48,5,
• хатои 95-персентилро %49,3,
• L₂ энергияи хаторо %50,3

коҳиш додааст. Дар фишори силиндр барои Mach 9 ва 500 K ҳамин арзишҳо мутаносибан %41,6, %34,8 ва %19,8 буданд.

Фаъолияти миёнаи дарвозаи динамикӣ дар ҳолатҳои силиндр тақрибан 0,43–0,53 ва дар ҳолатҳои профили бол 0,05–0,07 буд. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки ислоҳи динамикӣ дар ҳамаи гиреҳҳо бо қувваи яксон татбиқ нашуда, махсусан дар майдонҳои профили бол интихобӣтар амал кардааст.

Натиҷаҳои ҷараёни гармии девор чӣ гунаанд?

CIGRC на танҳо хатои миёнаи ҷараёни гармии девор, балки ҷараёни қуллаи гармӣ, хатои маҳаллӣ дар канори пеш ё минтақаи бозистӣ ва бори интегралии гармиро низ коҳиш додааст. Ин фарқ муҳим аст; дар тарҳрезии муҳофизати ҳароратӣ хатои миёнаи паст пешгӯии нодурусти гармшавии қулларо ҷуброн намекунад.

Дар хатои бори интегралии силиндр MFDNN %0,31 ва CIGRC %0,32 нишон доданд. Пас, CIGRC дар ин як меъёр аз модели ибтидоӣ каме бадтар, аммо аз EGRC беҳтар буд. Натиҷаҳои таҳқиқот бояд на ҳамчун бартарии бешартона дар ҳамаи меъёрҳо, балки ҳамчун беҳбудии якҷояи нишондиҳандаҳои умумӣ ва маҳаллии хато шарҳ дода шаванд.

Ҳангоми кам кардани маълумоти дақиқии баланд чӣ рух дод?

CIGRC дар ҳамаи буҷетҳои маълумот ба ҳисоби миёна пояи MFDNN-ро беҳтар кард. Аммо дар яке аз санҷишҳои фишори HF80 бо 16 намуна, ислоҳ хаторо 0,67 банди фоизӣ зиёд кард. Ин нишон медиҳад, ки дар шароити маълумоти кам усул беҳбудиро барои ҳар як ҳолати ҷудогона кафолат намедиҳад.

Вақте шумораи намунаҳо то 12 кам шуд, кори фишор тезтар бад гардид. Таҳқиқот инро бо он шарҳ медиҳад, ки майдонҳои тези фишор, ки ба ҷойгиршавии зарба ва шароити геометрӣ ҳассосанд, бо намунаҳои кам душвортар ифода мешаванд. Азбаски майдонҳои ҳарорат ҳамвортаранд, онҳо дар шароити маълумоти камшуда устувортар монданд.

Интиқол байни профилҳои бол чӣ гуна анҷом дода шудааст?

Параметрҳои CIGRC, ки дар NACA64A204 омӯзонида шудаанд, ҳамчун нуқтаи ибтидоии модели профили ҳадаф истифода шудаанд:

\[ \Theta_t^{(0)}\leftarrow\Theta_s \]

Сипас модулҳои асосии MFDNN ва ислоҳи графикии ниҳонӣ бо намунаҳои маҳдуди дақиқии баланд аз профили ҳадаф бозтанзим шудаанд:

\[ \Theta_t^* = \arg\min_{\Theta_t} L_{\mathrm{total}}^t(\Theta_t) \]

Таҳқиқот нишон медиҳад, ки интиқоли мустақими бе намуна кофӣ нест. Вақте камберии бол тағйир ёфт, шабакаи манбаи дақиқии баланд махсусан дар майдони ҳарорати NACA64A004 хатои калони ибтидоӣ дод. Аввал танзими MFDNN-и хоси ҳадаф сатҳи умумии майдонро ислоҳ кард, сипас CIGRC хатои фазоии боқимондаро кам намуд.

Натиҷаҳои омӯзиши интиқолӣ чӣ гунаанд?

Коҳиши умумии хато аз пояи кӯҳнаи манбаъ то натиҷаи ниҳоии CIGRC барои фишори NACA64A104 %66,5, барои ҳарорат %51,1; барои фишори NACA64A004 %80,6 ва барои ҳарорат %84,2 буд.

Ҳамаи ин фоизҳои калон аз ислоҳи графикӣ ба вуҷуд наомадаанд. Қисми муҳим аз бозтанзими MFDNN-и хоси ҳадаф ҳосил шудааст. Саҳми иловагии CIGRC нисбат ба MFDNN-и ҳадаф дар доираи 2,31–2,89 банди фоизӣ буд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Маълумоти CFD-и дақиқии паст ба маълумоти маҳдуди дақиқии баланд такягоҳи физикӣ дода, нисбат ба MLP, ки танҳо бо маълумоти дақиқии баланд омӯзонида шудааст, натиҷаи ба таври назаррас беҳтар додааст.
• Ислоҳи боқимондаи графикӣ дар шабакаи CFD хатои фазоии боқимондаро дар модели ибтидоии бисёрдақиқӣ кам кардааст.
• CIGRC дар санҷишҳои силиндр ва NACA64A204 нисбат ба MFDNN хатои миёнаи фишор ва ҳарорати камтар таъмин кардааст.
• Ислоҳи ниҳонии нуқтаи собит махсусан дар боқимондаҳои фишори вобаста ба зарба нисбат ба EGRC самараноктар буд.
• Дар майдонҳои ҳамвори ҳарорат кори EGRC ва CIGRC ба ҳам наздик монд.
• CIGRC умуман хатогиҳои миёна, қулла, канори пеш ё минтақаи бозистӣ ва бори интегралии ҷараёни гармии деворро кам кардааст.
• Ҳангоми кам кардани маълумоти омӯзиши дақиқии баланд аз 20 то 16 ва 12 ҳолат қобилияти ислоҳ пурра аз даст нарафтааст.
• Сохтори дар NACA64A204 омӯзишёфта пас аз бозтанзими хоси ҳадаф ба NACA64A104 ва NACA64A004 интиқол дода шудааст.
• Ислоҳи динамикии дарвозадор дар минтақаҳое, ки модели ибтидоӣ аллакай дуруст буд, фаъолияти маҳдуд нишон додааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот исбот намекунад

• Бевосита нишон дода нашудааст, ки CIGRC майдонҳои воқеии парвози гиперсадоиро бо дақиқии баланд пешгӯӣ мекунад.
• Модели омӯзиши мошинӣ бо майдонҳои мустақили фишор ва ҳарорати туннели бодӣ санҷида нашудааст.
• Исбот нашудааст, ки CFD-и дақиқии баланд дар ҳамаи шароити физикӣ майдони воқеиро ифода мекунад.
• Азбаски катализаи девор сарфи назар шудааст, бо ҷараёни гармии таҷрибавии минтақаи бозистӣ мувофиқати комил ба даст наомадааст.
• Исбот нашудааст, ки усул дар воситаҳои сеандоза, сатҳҳои мураккаби идоракунӣ ё ҳамтаъсирии муҳаррик-ҳавогир ҳамон муваффақиятро нишон медиҳад.
• Интиқол байни ҳалкунандаҳои гуногуни CFD, механизмҳои кимиёвӣ ё моделҳои турбулентӣ арзёбӣ нашудааст.
• Интиқоли бе намуна ба тағйироти калони геометрии берун аз оилаи NACA64A нишон дода нашудааст.
• Нишон дода нашудааст, ки CIGRC дар ҳар як шароити санҷишӣ аз EGRC беҳтар аст.
• Дар таҷрибаи маълумоти камшуда дар ҳар як шароит беҳбудӣ ба даст наомадааст; як ҳолати фишори HF80 бадтар шудааст.
• Вақти воқеии ҳисоб, истеъмоли хотира ва коэффисиенти умумии тезшавӣ нисбат ба CFD-и дақиқии баланд ба таври муфассал гузориш нашудааст.
• Барои коди модел, маълумоти омӯзиш ва файлҳои пурраи гиперпараметрҳо репозиторияи кушодаи ҷамъиятӣ нишон дода нашудааст.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот кадоманд?

Яке аз ҷиҳатҳои қавитарини таҳқиқот ин аст, ки ислоҳи графикии ниҳониро танҳо ҳамчун интихоби меъморӣ пешниҳод намекунад; балки табдили фишурдашаванда, ҳамгароии нуқтаи собит, ҳассосият ба вайроншавиҳои вуруд ва график ва ҳудудҳои амплитудаи баромадро математикӣ шарҳ медиҳад.

Ҷиҳати қавии дуюм ин аст, ки CIGRC на танҳо бо MLP ва MFDNN, балки бо модели ислоҳи графикии ошкори EGRC, ки ҳамон вурудҳоро истифода мебарад, муқоиса шудааст. Бо ин роҳ таъсири умумии истифодаи график ва саҳми иловагии равиши нуқтаи собити ниҳонӣ то андозае ҷудо карда шудааст.

Ҷиҳати қавии сеюм он аст, ки дар арзёбӣ танҳо хатои миёнаи майдон истифода нашудааст. Тақсимоти хатоҳои нуқтавӣ, хатои 95-персентилӣ, L₂ энергияи хато, фаъолияти дарвозаи динамикӣ, ҷараёни қуллаи гармӣ ва бори интегралии гармии сатҳ якҷоя баррасӣ шудаанд.

Ҷиҳати қавии чорум он аст, ки панҷ шароити собити санҷишӣ дар таҷрибаҳои маълумоти камшуда нигоҳ дошта шудаанд. Бо ин роҳ тағйири кор байни 20, 16 ва 12 намунаи омӯзиши дақиқии баланд дар ҳамон шароити санҷишӣ муқоиса шудааст.

Маҳдудиятҳои асосӣ кадоманд?

Ҳамаи ҳадафҳои омӯзиши мошинии таҳқиқот маълумоти CFD мебошанд. Гарчанде CFD-и силиндр бо тамоюли таҷрибавии ҷараёни гармӣ муқоиса шудааст, барои ҳамаи майдонҳои фишор ва ҳарорати пешгӯишуда аз ҷониби модел санҷиши мустақили таҷрибавӣ вуҷуд надорад.

Таҳқиқот бо силиндри дуандоза ва се профили болии NACA64A маҳдуд аст. Сохторҳои зарбаи сеандоза, ҷараёни салибӣ, таъсирҳои канорӣ, гузариши турбулентӣ ва ҷузъҳои воқеии восита баррасӣ нашудаанд.

Дар CFD-и дақиқии баланд таъсири девори каталитикӣ ба ҳисоб гирифта нашудааст. Аз ин рӯ, модели омӯзишёфта наметавонад ҷараёни иловагии гармии аз катализа ба вуҷудомадаро, ки дар таҷрибаи воқеӣ дида мешавад, худ аз худ тавлид кунад.

Моделҳои маълумоти камшуда нисбат ба модели маълумоти пурра давраҳои бештари омӯзиш истифода карданд: модели пурраи NACA64A204 640 давр ва моделҳои 16 ва 12 намуна 1.140 давр омӯзонида шуданд. Аз ин рӯ, ҳангоми кам кардани буҷети маълумот хароҷоти оптимизатсия яксон нигоҳ дошта нашуд.

Дар таҷрибаҳои интиқол барои профилҳои ҳадаф 20 намунаи дақиқии баланд истифода шудааст. Ин истифодаи модели манбаъро нишон медиҳад, аммо маънои интиқоли бо намунаҳои хеле кам ё бе намуна буданро надорад.

Шарти фишурдашавӣ шарти назариявии кофӣ мебошад. Таҳқиқот тақсимоти муфассали арзишҳои воқеии \(\rho\)-ро, ки дар давоми омӯзиш барои ҳар як қабат ва ҳар як намуна чен шудаанд, гузориш накардааст.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Хулосаи тарҳи таҷриба

Шароити санҷиши силиндр

Шароити санҷиши NACA64A204

Натиҷаҳои хато аз рӯи ҳолатҳои силиндр

Натиҷаҳои хато аз рӯи ҳолатҳои NACA64A204

Паёмҳои асосии шаклҳо

• Шакли 1: Дар як ҷараёни корӣ сохтани пояи MFDNN аз маълумоти дақиқии паст ва баланд, табдили шабакаи CFD ба график, ислоҳи статикӣ ва динамикии CIGRC ва интиқол байни профилҳои болро нишон медиҳад.
• Шакли 2: Шабакаҳои зичи дақиқии баландро бо шабакаҳои сираки дақиқии паст барои силиндр ва профили бол муқоиса мекунад.
• Шакли 3: Муқоисаи ҷараёни гармии силиндрро бо таҷрибаҳои HEG ва натиҷаҳои пешинаи CFD, инчунин фарқи ҷараёни гармии шабакаҳои дақиқии паст ва баландро нишон медиҳад.
• Шакли 4: Буҷетҳои шумораи намуна ва давраи омӯзишро барои муқоисаи усулҳо, таҷрибаҳои маълумоти камшуда ва омӯзиши интиқолӣ нишон медиҳад.
• Шакли 5: Матритсаҳои хатои MLP, MFDNN, EGRC ва CIGRC-ро барои силиндр ва NACA64A204 пешниҳод мекунад.
• Шаклҳои 6–7: Нишон медиҳанд, ки ислоҳҳои бисёрдақиқӣ ва графикӣ чӣ гуна тасмаҳои хатои фазоиро дар майдонҳои фишор ва ҳарорати силиндр кам мекунанд.
• Шаклҳои 8–9: Монандии пешгӯии CIGRC бо истиноди дақиқии баланд ва хатогиҳои маҳаллии боқимондаро дар фишор ва қабати ҳароратии атрофи NACA64A204 нишон медиҳанд.
• Шакли 10: Нишон медиҳад, ки CIGRC дар ҳамаи ҳуҷайраҳои санҷишии манбаъ нисбат ба MFDNN бурд медиҳад, дар ҳоле ки бурд нисбат ба EGRC интихобӣтар аст.
• Шаклҳои 11–12: Наздик шудани пешгӯиҳои нуқтавиро ба диагонали дақиқии баланд ва танг шудани персентилҳои хатои калон нишон медиҳанд.
• Шакли 13: Нишон медиҳад, ки CIGRC дар ҷараёни гармии девори силиндр ва профили бол, махсусан дар минтақаҳои гармии баланд, конверти хаторо хурд мекунад.
• Шакли 14: Устувории фишор ва ҳароратро ҳангоми кам шудани маълумоти омӯзиши дақиқии баланд, инчунин як ҳолати манфии фишори HF80-ро нишон медиҳад.
• Шакли 15: Дар интиқоли NACA64A104 ва NACA64A004 пояи кӯҳнаи манбаъ, MFDNN-и ҳадаф ва марҳилаҳои ниҳоии CIGRC-ро муқоиса мекунад.
• Шаклҳои 16–17: Нишон медиҳанд, ки майдонҳои интиқолшудаи фишор ва ҳарорат дар се профили NACA64A топологияи асосиро нигоҳ медоранд.
• Шакли 18: Ҷамъбаст мекунад, ки ислоҳ дар таҷрибаҳои маълумоти пурра, маълумоти камшуда ва интиқол дар чанд ҳолати санҷишӣ бурди мусбат додааст.

Хулосаи техникӣ

Муваффақияти асосии CIGRC дар он аст, ки сохтори хатои боқимондаро нисбат ба ҳалли дақиқии баланд дар график ислоҳ мекунад, бе он ки майдони умумии физикии CFD-и дақиқии пастро тағйир диҳад. Равиши нуқтаи собит кӯшиш мекунад ҳолати боқимондаро новобаста аз шумораи пешакӣ муайяншудаи қабатҳои графикӣ ба тавозуни дохилан мувофиқ барад.

Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки графики ниҳонӣ махсусан дар хатогиҳои тези фишор, ки бо ҷойгиршавии зарба, фишурдашавии канори пеш ва сохтори из алоқаманданд, бартарӣ медиҳад. Баръакс, дар майдонҳои ҳамвортар, монанди ҳарорат, фарқ бо ислоҳи қавии графикии ошкори EGRC маҳдуд буд.

Аз ин рӯ, таҳқиқот CIGRC-ро на ҳамчун воситаи ивазкунандаи CFD-и дақиқии баланд ё таҷрибаи физикӣ, балки ҳамчун модули ислоҳи боқимонда барои истифодаи самараноктари маълумоти CFD-и дақиқии паст ва баланд дастгирӣ мекунад.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот:Contraction-Guided Implicit Graph Residual Correction for Multi-Fidelity Aerothermal Data Fusion over Hypersonic Cylinders and Airfoils

Муаллифон ва тартиби онҳо: Yuchao Wang; Shihao Wu; Hongjie Zhou; Tingwei Ji; Fangfang Xie.

Маълумот дар бораи ҳаммуаллифи аввал ё саҳми баробар: Дар таҳқиқот оварда нашудааст.

Муаллифи масъул: Fangfang Xie.

Пайванди муассисавӣ: School of Aeronautics and Astronautics, Zhejiang University, Hangzhou 310027, Zhejiang, Чин.

DOI: 10.2139/ssrn.7201744.

Платформаи нашр: SSRN.

Маҷаллаи ҳадаф: Дар саҳифаҳои аввали таҳқиқот гуфта шудааст, ки preprint санаи 13 июли 2026 ба Aerospace Science and Technology фиристода шудааст. Дар таҳқиқот маълумоте дар бораи қабул аз ҷониби маҷалла ё версияи нашршудаи аз баррасии ҳамтоён гузашта вуҷуд надорад.

Ношири аслӣ: Азбаски ҳоло нашри ниҳоии аз баррасии ҳамтоён гузашта вуҷуд надорад, ношири тасдиқшудаи мақола нест. SSRN платформаи мубодилаи preprint мебошад.

Санаи нашр: 13 июли 2026.

Навъи манбаъ: Preprint-и тадқиқотӣ, ки симулятсияҳои SU2 дар номувозинати термокимиёвӣ, омӯзиши амиқи бисёрдақиқӣ, ислоҳи боқимондаи графикии ошкор ва ниҳонӣ, таҳлили маълумоти камшуда ва омӯзиши интиқолиро дар бар мегирад.

Вазъи баррасии ҳамтоён: Таҳқиқот аз баррасии ҳамтоён нагузаштааст. Натиҷаҳо бояд ҳамчун натиҷаҳои ибтидоии тадқиқот арзёбӣ шаванд.

Пайванди расмии манбаъ:https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=7201744

Саҳми муаллифон: Дар таҳқиқот изҳороти алоҳидаи CRediT оид ба саҳми муаллифон вуҷуд надорад.

Дастгирии молиявӣ: Таҳқиқот бо гранти рақами 92271107-и Бунёди миллии илмҳои табиии Чин ва дастгирии рақами 25-GC-ZZKY-023-и National Key Laboratory of Advanced Propulsion Technology анҷом дода шудааст.

Дастрасӣ ба маълумот ва код: Дар таҳқиқот барои маълумоти омӯзиш, коди модел ё вазнҳои омӯзонидашуда пайванди репозиторияи кушодаи ҷамъиятӣ дода нашудааст.

Ин шарҳи тоҷикӣ пас аз баррасии 46 саҳифаи таҳқиқоти боршуда; муодилаҳо, ҳашт ҷадвал ва графикҳои меъморӣ, шабака, майдон, хато, ҷараёни гармӣ, камкунии маълумот ва интиқол дар Шаклҳои 1–18 таҳия шудааст. Мазмуни илмӣ танҳо ба усул, фарзия, симулятсия ва натиҷаҳои дар таҳқиқот пешниҳодшуда асос ёфтааст. Санҷиши беруна танҳо барои тасдиқи библиографии унвон, муаллифон, DOI, сабти SSRN ва вазъи preprint истифода шудааст.

Маҳдудиятҳои асосии методологии таҳқиқот инҳоянд: ҳадафҳои омӯзиши мошинӣ ҳалҳои CFD мебошанд; танҳо силиндри дуандоза ва профилҳои NACA64A омӯхта шудаанд; катализаи девор сарфи назар шудааст; санҷиши сеандоза дар миқёси воситаи ҳавоӣ анҷом нашудааст; майдонҳои мустақили таҷрибавии фишор ва ҳарорат истифода нашудаанд; давраҳои омӯзиш дар таҷрибаҳои маълумоти камшуда баробар нигоҳ дошта нашудаанд; ва коду маҷмӯи маълумот бо пайванди кушода мубодила нашудаанд.

Ибораҳои “дақиқии баланд” ва “дақиқии паст” дараҷаи воқеияти таҷрибавиро не, балки сатҳҳои зичии шабака ва тафсилоти ҳисобро дар таҳқиқот нишон медиҳанд. Арзишҳои пасти хатои CIGRC наздикии пешгӯиҳоро ба натиҷаҳои SU2-и дақиқии баланд, ки дар таҳқиқот муайян шудаанд, нишон медиҳанд; онҳо номуайянии умумии моделро дар муҳити воқеии парвоз нишон намедиҳанд.