Estrategia de muestreo guiada por características para la reducción adaptativa del orden del modelo en problemas dominados por la convección

Aunque la computación de alto rendimiento permite simulaciones de alta fidelidad de sistemas de ingeniería complejos, resolver con precisión la física multiescala para problemas del mundo real sigue siendo computacionalmente prohibitivo, particularmente en aplicaciones de muchas consultas como la optimización y la cuantificación de incertidumbre. La reducción del orden del modelo (MOR) basada en proyección ha demostrado un potencial significativo para reducir los costos computacionales en varios órdenes de magnitud a través de la creación de modelos de orden reducido (ROMs). Sin embargo, los problemas físicos que presentan una convección fuerte, como los flujos hipersónicos y detonaciones, plantean desafíos significativos para las técnicas convencionales de MOR debido a la lenta disminución del ancho de Kolmogorov N presente en estos problemas. En los últimos años, se han propuesto varios enfoques para abordar este desafío; uno de los métodos prometedores es el MOR adaptativo. En este trabajo, introducimos un marco de MOR basado en proyección adaptativa guiado por características, diseñado para problemas dominados por la convección que involucran llamas y choques. Este enfoque actualiza dinámicamente el subespacio ROM e incorpora un método de muestreo guiado por características que selecciona estratégicamente puntos de muestreo para capturar características convectivas prominentes, asegurando predicciones precisas de dinámicas cruciales en los problemas objetivo. Evaluamos la metodología propuesta utilizando un conjunto de desafiantes problemas de prueba dominados por la convección, incluidos choques, llamas y detonaciones. Los resultados demuestran la capacidad del ROM adaptativo guiado por características para producir predicciones eficientes y fiables de los fenómenos físicos no lineales dominados por la convección en el conjunto de pruebas seleccionado, que son bien reconocidos como desafiantes para los métodos convencionales de ROM.