(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210833886.2 (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 赖马树金 　周旭曦　金晓威　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权 代理有限公司 2321 1 专利代理师 孙莉莉 (51)Int.Cl. G06V 10/82(2022.01) G06V 10/77(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种基于深度卷积自编码器的流场特征提 取方法 (57)摘要 本发明提出一种基于深度卷积自编码器的 流场特征提取方法。 所述方法具体包括： 步骤一： 获得流场数据， 根据流场数据构建数据集； 步骤 二： 搭建深度卷积自编码器模型； 步骤三： 将数据 集随机按比例划分为训练集、 验证集和测试集； 利用训练集对深度卷积自编码器模 型进行训练， 利用验证集对深度卷积自编码器模 型进行验证； 步骤四： 利用测试集对验证后的深度卷积自编码 器模型进行测试， 对比输入和输出流场差异。 相 比于POD等线性方法， 本发明所述方法能够将流 场压缩到更低的维度， 流场重构精度也优于POD 方法。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115311530 A 2022.11.08 CN 115311530 A 1.一种基于深度卷积自编码器的流场特 征提取方法， 其特 征在于， 所述方法具体包括： 步骤一： 获得流场数据， 根据流场数据构建数据集； 步骤二： 搭建深度卷积自编码器模型； 步骤三： 将数据集随机按比例划分为训练集、 验证集和测试集； 利用训练集对深度 卷积 自编码器模型进行训练， 利用验证集对深度卷积自编码器模型进行验证； 步骤四： 利用测试集对验证后的深度卷积自编码器模型进行测试， 对比输入和输出流 场差异。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在步骤一中， 采用数值模拟方式和风洞试 验方式获取流场数据； 数值模拟采用OpenFOAM开源计算流体软件计算； 风洞试验采用粒子 图像测速技 术测量流场。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 数值模拟的工况为雷诺数Re＝200和Re＝ 500的不可压缩圆柱绕流， 采用Smagorinsky ‑Lilly湍流模型， 压力速度耦合方程求解采用 PISO求解器； 风洞试验的工况为雷诺数Re＝2.7 ×104， PIV采样频率 为10Hz。 4.根据权利 要求1所述的方法， 其特征在于， 在步骤三中， 按6： 2： 2的比例将数据集划分 为训练集、 验证集和 测试集。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述深度卷积自编码器模型采用对称结 构， 编码器由三个卷积层加 三个池化层组成， 解码器由三个上采样层加 三个卷积层以及中 间的隐向量层组成； 上采样层选用最邻近插值 替代反卷积层。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 卷积核大小均选取为3 ×3， 池化层选用平 均池化， 所有的激活函数均采用ReLU函数， 如式(1)： f(x)＝max(0,x)(1) 卷积层的操作过程如式(2)： 式中, 为第l层的输出, σ 为激活函数， K为卷积核的数量， H为卷积核尺寸， w为权重， b 为偏置。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 将训练集和验证集的流场图像输入深度 卷 积自编码器模型中， 通过编码器运算得到隐向量q， 然后通过解码器运算得到输出 构建 模型的损失函数： 训练过程中采用Earlystopping方法避免过拟合， 当验证集误差连续在10个周期内增 长的时候， 说明此时发生了过拟合， 训练提前中止 。 8.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 在步骤四中， 定义相对误差ε(t)， 利用式 (5)来刻画时间域上的误差， 定义相对重构误差 利用式(6)来刻画空间域上的误差：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115311530 A 2式中, ε(t)为x位置处速度在时间域内的相对误差， 为x位置处t时刻速度的真实 值， 为x位置处t时刻速度的重构 值， 为整个流场在时间域内相对误差的平均值， n 为时间总数； 式中, 为整个流场在空间域内的相对重构误差， 为ti时刻x位置处速度的真 实值， 为ti时刻x位置处速度的重构值， N 为位置总数。 9.一种电子设备， 包括存储器和 处理器， 所述存储器存储有计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1 ‑8任一项所述方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 用于存储计算机指令， 其特征在于， 所述计算机指令被 处理器执行时实现权利要求1 ‑8任一项所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115311530 A 3