Прогнозирование аэродинамических коэффициентов на закручивающиеся формообразующие зданий и сооружений на базе машинного обучения и CFD-моделирования

Введение. Проведены исследования по применению машинного обучения с целью прогнозирования аэродинамических коэффициентов на закручивающиеся формообразующие зданий и сооружений. Для обучения использовались данные аэродинамических продувок на базе численного моделирования в ANSYS CFX. Оценивалось качество прогнозов различных моделей машинного обучения по сравнению с численным моделированием. Сделаны выводы, относящиеся к использованию моделей машинного обучения для определения ветровых нагрузок на здания и сооружения.Материалы и методы. Для анализа полученных результатов и разработки модели машинного обучения применялись язык программирования Python и библиотеки: Pandas, NumPy, Scikit-learn и Matplotlib. Рассматривались четыре метода машинного обучения: линейная регрессия, решающее дерево, метод k-ближайших соседей, случайный лес. Для формирования обучающих данных использовались аэродинамические продувки на основе методов численного моделирования в ANSYS CFX. Точность различных моделей машинного обучения в прогнозировании аэродинамических коэффициентов оценивалась на основе статистической меры соответствия R-квадрат.Результаты. Составлена база из 217 численных решений для различных углов закручивания формообразующей здания. Эти результаты включают распределение аэродинамических коэффициентов давления по поверхности здания, а также аэродинамические коэффициенты сил и моментов (Cx, Cy, CMz) в зависимости от высоты. Данные использовались для обучения четырех моделей машинного обучения. Для лучшей модели машинного обучения (случайный лес) проведена верификация модели в сравнении с результатами численного моделирования.Выводы. Исследованы различные модели машинного обучения для прогнозирования аэродинамических коэффициентов на здания и сооружения. Сделаны выводы о применимости методов машинного обучения в качестве альтернативного подхода к определению ветровых нагрузок.

машинное обучение, численное моделирование, CFD-моделирование, здания и сооружения с закручивающейся формообразующей, аэродинамические характеристики, аэродинамические коэффициенты, ветровая нагрузка на здания и сооружения