Application of symmetry lters on a DNS database to build euclidean invariant data-driven turbulence models :a comparison between neural network and random forest machine learning techniques
| dc.contributor.advisor | Thompson, Roney Leon | |
| dc.contributor.referee1 | Musa afir, Ricardo Eduardo | |
| dc.contributor.referee2 | Klein, TĂąnia Suaiden | |
| dc.creator | Fonseca, Eduardo Ferreira | |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/ 6657423711668545 | pt_BR |
| dc.date.accessioned | 2023-10-30T15:18:15Z | |
| dc.date.available | 2026-05-16T03:02:41Z | |
| dc.date.issued | 2020-12 | |
| dc.description.abstract | In industrial applications, great part of the ows occurs in the turbulent regime. Highly accurate numerical solutions, such as Direct Numerical Simulation (DNS), have prohibitive computational costs so most numerical problems are solved using Reynolds Average Navier-Stokes (RANS) models, which feature low computational cost and not often satisfactory accuracy. The use of Machine Learning (ML) techniques for turbulence models has already been used in the literature, setting DNS data as a target in ML models, based on data from the mean velocity eld, or the Reynolds stress tensor, R. In recent studies, however, it was observed that the DNS data for R does not show satisfactory convergence, when compared to data for the mean velocity and pressure elds. In order to get around this problem, a methodology was developed to correct the modi ed divergent of R, using only data related to the mean velocity eld, called t, which presented promising results when compared to R corrections. In this work, the use of a database with Euclidean invariance and the in uence of the quality of the DNS database, used in Neural Networks (NN) and Random Forests (RF), to predict the turbulent properties R and t, are investigated in a turbulent ow in a square duct. A treatment of the DNS database is carried out in order to emulate longer DNS averaging simulation times and, consequently, better convergence of related elds. The results obtained by all models built, show that there is a direct relation between the convergence of DNS data, the symmetry present in this ow pattern and the performance of data-driven turbulence models. | pt_BR |
| dc.description.resumo | Em aplicaçÔes industriais, grande parte dos escoamentos acontece no regime turbulento. SoluçÔes numĂ©ricas de alta acurĂĄcia, como Direct Numerical Simulation (DNS), tem custos computacionais proibitivos, portanto, grande parte dos problemas numĂ©ricos sĂŁo resolvidos a partir do uso de modelos Reynolds Average Navier-Stokes (RANS), que tĂȘm como caracterĂstica baixo custo computacional e acurĂĄcia muitas vezes nĂŁo satisfatĂłria. A utilização de tĂ©cnicas de Machine Learning (ML) para modelos de turbulĂȘncia, jĂĄ vem sendo empregada na literatura, utilizando dados DNS como alvo nos modelos de ML, a partir de dados do campo de velocidade, ou do tensor de Reynolds, R. Em estudos recentes foi observado, entretanto, que os dados DNS de R nĂŁo apresentam convergĂȘncia satisfatĂłria, quando comparados aos dados dos campos de velocidade e pressĂŁo. Para contornar este problema, foi desenvolvida a metodologia para correção do divergente modi cado de R, a partir apenas, do campo de velocidade, denominada de t, apresentando resultados promissores, quando comparados Ă R. Neste trabalho, o uso de base de dados com invariĂąncia Euclideana e a in uĂȘncia da qualidade da base de dados DNS, utilizada em Redes Neurais (NN) e Florestas RandĂŽmicas (RF), para a previsĂŁo das propriedades turbulentas R e t, sĂŁo investigados em um escoamento turbulento em duto quadrado. Um tratamento da base de dados DNS Ă© realizado de modo a emular maiores tempos mĂ©dios de simulação DNS e, consequentemente, melhor convergĂȘncia dos mesmos. Os resultados obtidos por todos os modelos construĂdos mostram que hĂĄ uma relação direta entre a convergĂȘncia dos dados DNS, a simetria presente neste padrĂŁo de escoamento e o desempenho de modelos de turbulĂȘncia guiados por dados. | pt_BR |
| dc.embargo.terms | aberto | pt_BR |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11422/21933 | |
| dc.language | eng | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Federal do Rio de Janeiro | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.publisher.department | Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFRJ | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecùnica | pt_BR |
| dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
| dc.subject | TurbulĂȘncia | pt_BR |
| dc.subject | Aprendizado de mĂĄquina | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | Engenharia MecĂąnica | pt_BR |
| dc.title | Application of symmetry lters on a DNS database to build euclidean invariant data-driven turbulence models :a comparison between neural network and random forest machine learning techniques | pt_BR |
| dc.type | Dissertação | pt_BR |