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

Results in Engineering, 2025

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.1016/j.rineng.2025.105439
Достоверность данных 85 высокая
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

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 .