Redes Neuronales Informadas por la Física Profunda para la Transferencia de Calor por Convección Forzada Estratificada en Flujo de Couette Plano: Hacia Proyecciones Climáticas Sostenibles en Capas Límite Atmosféricas y Oceánicas
Autores: Haddout, Youssef; Haddout, Soufiane
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Redes Neuronales Informadas por la Física Profunda para la Transferencia de Calor por Convección Forzada Estratificada en Flujo de Couette Plano: Hacia Proyecciones Climáticas Sostenibles en Capas Límite Atmosféricas y Oceánicas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Profundo
PINNs
Convección forzada estratificada
Flotabilidad
Número de Richardson
Régimen laminar
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Utilizamos redes neuronales informadas por la física (PINNs) profundas para simular la convección forzada estratificada en el flujo de Couette plano. Este proceso es crítico para las capas límite atmosféricas (ABL) y las termoclinas oceánicas bajo el calentamiento global. La ecuación de energía aumentada por flotabilidad se resuelve bajo dos condiciones de contorno: Aislado-Flujo (calentamiento de una sola pared) y Flujo-Flujo (calentamiento simétrico de dos paredes). La estratificación se parametriza mediante el número de Richardson (Ri[-1,1]), que representa perturbaciones térmicas de +/-2 grados Celsius. Empleamos un modelo desacoplado (perfil de velocidad lineal) válido para flujos de bajo número de Reynolds, dominados por cizallamiento. En consecuencia, este enfoque no captura la dinámica acoplada completa donde la flotabilidad modifica el campo de velocidad, limitando los resultados al régimen laminar. Contribución novedosa: Esta es la primera PINN profunda que converge de manera robusta en flujos rígidos acoplados por flotabilidad (Ri).
Descripción
Utilizamos redes neuronales informadas por la física (PINNs) profundas para simular la convección forzada estratificada en el flujo de Couette plano. Este proceso es crítico para las capas límite atmosféricas (ABL) y las termoclinas oceánicas bajo el calentamiento global. La ecuación de energía aumentada por flotabilidad se resuelve bajo dos condiciones de contorno: Aislado-Flujo (calentamiento de una sola pared) y Flujo-Flujo (calentamiento simétrico de dos paredes). La estratificación se parametriza mediante el número de Richardson (Ri[-1,1]), que representa perturbaciones térmicas de +/-2 grados Celsius. Empleamos un modelo desacoplado (perfil de velocidad lineal) válido para flujos de bajo número de Reynolds, dominados por cizallamiento. En consecuencia, este enfoque no captura la dinámica acoplada completa donde la flotabilidad modifica el campo de velocidad, limitando los resultados al régimen laminar. Contribución novedosa: Esta es la primera PINN profunda que converge de manera robusta en flujos rígidos acoplados por flotabilidad (Ri).