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http://ri.ufmt.br/handle/1/7120
Tipo documento: | Dissertação |
Título: | Aplicação de redes neurais artificiais no método de multi forçagem direta |
Autor(es): | Ribeiro, Murilo Henrique da Silva |
Orientador(a): | Borges, Jonatas Emmanuel |
Membro da Banca: | Borges, Jonatas Emmanuel |
Membro da Banca: | Stefani, Ricardo |
Membro da Banca: | Nascimento, Andreia Aoyagui |
Resumo : | A combinação de métodos de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) com ferramentas de Inteligência Artificial (IA) tem mostrado grande potencial para superar limitações computacionais e fornecer soluções mais robustas para o estudo de materiais particulados, na ordem de micro e nanopartículas. Neste trabalho, propõe-se a aplicação de Redes Neurais Informadas por Física (PINNs) no Método da Fronteira Imersa (IBM) para a simulação do escoamento de Taylor-Couette. O objetivo principal é substituir a tradicional função distribuição do IBM por uma modelagem baseada em aprendizado de máquina, melhorando a transferência de informações entre malhas eulerianas e lagrangianas e reduzindo o custo computacional. A metodologia emprega uma PINN treinada para prever os valores da função distribuição a partir de parâmetros como a distância adimensional entre as malhas lagrangiana e euleriana e o campo de velocidade, eliminando a necessidade de imposição direta da função peso no código. A simulação do escoamento de Taylor-Couette (Ta=100) utilizando a função distribuição gerada pela rede neural apresentou resultados compatíveis com o modelo tradicionalmente empregado, incluindo a formação dos vórtices de Taylor, além de demonstrar uma redução significativa no custo computacional durante a execução da simulação. Como contribuição, este trabalho avalia a viabilidade da aplicação de redes neurais na modelagem da função distribuição no método da fronteira imersa. |
Resumo em lingua estrangeira: | The combination of Computational Fluid Dynamics (CFD) methods with Artificial Intelligence (AI) tools has shown great potential to overcome computational limitations and provide more robust solutions for the study of particulate materials at the micro and nanoscale. In this work, we propose the application of Physics-Informed Neural Networks (PINNs) within the Immersed Boundary Method (IBM) to simulate Taylor-Couette flow. The main objective is to replace the traditional IBM distribution function with a machine learning-based model, improving the transfer of information between Eulerian and Lagrangian meshes while reducing computational cost. The methodology employs a PINN trained to predict the weights of the distribution function based on parameters such as the dimensionless distance between the Lagrangian and Eulerian meshes and the velocity field, eliminating the need to impose the weight function directly in the code. The simulation of Taylor-Couette flow (Ta = 100) using the distribution function generated by the neural network yielded results consistent with the traditionally used model, including the formation of Taylor vortices, and demonstrated a significant reduction in computational cost during the simulation. As a contribution, this work evaluates the feasibility of applying neural networks to model the distribution function in the immersed boundary method. |
Palavra-chave: | Método da fronteira imersa Método de multi forçagem direta Redes neurais informadas por física Dinâmica de partículas Escomento de Taylor-Couette |
Palavra-chave em lingua estrangeira: | Immersed boundary method Multi-direct forcing method Physics-informed neural networks Particle dynamics Taylor–Couette flow |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal de Mato Grosso |
Sigla da instituição: | UFMT CUA - Araguaia |
Departamento: | Instituto de Ciências Exatas e da Terra (ICET) – Araguaia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais |
Referência: | RIBEIRO, Murilo Henrique da Silva. Aplicação de redes neurais artificiais no método de multi forçagem direta. 2025. 50 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Exatas e da Terra, Barra do Garças, 2025. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://ri.ufmt.br/handle/1/7120 |
Data defesa documento: | 4-Apr-2025 |
Aparece na(s) coleção(ções): | CUA - ICET - PPGMat - Dissertações de mestrado |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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