A machine-learning supported multi-scale LBM-TPM model of unsaturated, anisotropic, and deformable porous materials

Downloadstatistik des Dokuments (Auswertung nach COUNTER):

Chaaban, M.; Heider, Y.; Sun, W.; Markert, B.: A machine-learning supported multi-scale LBM-TPM model of unsaturated, anisotropic, and deformable porous materials. In: International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics 48 (2024), Nr. 4, S. 889-910. DOI: https://doi.org/10.1002/nag.3668

Version im Repositorium

Zum Zitieren der Version im Repositorium verwenden Sie bitte diesen DOI: https://doi.org/10.15488/17139

Zeitraum, für den die Download-Zahlen angezeigt werden:

Jahr: 
Monat: 

Summe der Downloads: 5




Kleine Vorschau
Zusammenfassung: 
The purpose of this paper is to investigate the utilization of artificial neural networks (ANNs) in learning models that address the nonlinear anisotropic flow and hysteresis retention behavior of deformable porous materials. Herein, the micro-geometries of various networks of porous Bentheimer Sandstones subjected to several degrees of strain from the literature are considered. For the generation of the database required for the training, validation, and testing of the machine learning (ML) models, single-phase and biphasic lattice Boltzmann (LB) simulations are performed. The anisotropic nature of the intrinsic permeability is investigated for the single-phase LB simulations. Thereafter, the database contains the computed average fluid velocities versus the pressure gradients. In this database, the range of applied fluid pressure gradients includes Darcy as well as non-Darcy flows. The generated output from the single-phase flow simulations is implemented in a feed-forward neural network, representing a path-independent informed graph-based model. Concerning the two-phase LB simulations, the Shan-Chen multiphase LB model is used to generate the retention curves of the cyclic drying/wetting processes in the deformed porous networks. Consequently, two different ML path-dependent approaches, that is, 1D convolutional neural network and the recurrent neural network, are used to model the biphasic flow through the deformable porous materials. A comparison in terms of accuracy and speed of training between the two approaches is presented. Conclusively, the outcomes of the papers show the capability of the ML models in representing constitutive relations for permeability and hysteretic retention curves accurately and efficiently.
Lizenzbestimmungen: CC BY-NC-ND 4.0 Unported
Publikationstyp: Article
Publikationsstatus: publishedVersion
Erstveröffentlichung: 2023
Die Publikation erscheint in Sammlung(en):Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie

Verteilung der Downloads über den gewählten Zeitraum:

Herkunft der Downloads nach Ländern:

Pos. Land Downloads
Anzahl Proz.
1 image of flag of Germany Germany 2 40,00%
2 image of flag of China China 2 40,00%
3 image of flag of United States United States 1 20,00%

Weitere Download-Zahlen und Ranglisten:


Hinweis

Zur Erhebung der Downloadstatistiken kommen entsprechend dem „COUNTER Code of Practice for e-Resources“ international anerkannte Regeln und Normen zur Anwendung. COUNTER ist eine internationale Non-Profit-Organisation, in der Bibliotheksverbände, Datenbankanbieter und Verlage gemeinsam an Standards zur Erhebung, Speicherung und Verarbeitung von Nutzungsdaten elektronischer Ressourcen arbeiten, welche so Objektivität und Vergleichbarkeit gewährleisten sollen. Es werden hierbei ausschließlich Zugriffe auf die entsprechenden Volltexte ausgewertet, keine Aufrufe der Website an sich.