Application of physics-informed neural networks for two-phase flow model with variable diffusion and experimental validation

Results in Engineering, 2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.1016/j.rineng.2025.105439
Деректер сенімділігі 85 жоғары
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Recent advancements in deep learning have significantly improved solving complex computational physics problems. This paper presents Physics-Informed Neural Networks (PINNs) with a spatially-dependent diffusion function to model two-phase flow in porous media , explicitly addressing the Buckley-Leverett problem. The study analyzes the PINNs using different approaches, including diffusion term and modification flux function to convex hull, employing both Multi-Layer Perceptron (MLP) and Attention-based neural network architectures . In addition, we investigate the application of the PINNs for laboratory experimental data by assessing the performance of PINNs in capturing the saturation front dynamics. Our results indicate that while the attention-based model achieves slightly higher accuracy, it is significantly time-consuming. In contrast, the MLP is the more efficient in terms of training time with a speedup in the range of 7 − 13 . A sensitivity analysis on the constant diffusion coefficient shows that PINNs can approximately capture the pattern of the saturation front. We have found that adapting the spatial-dependent diffusion function provided better accuracy with the experimental data compared to using a constant diffusion coefficient .