In this paper, a meshfree method using the deep neural network (DNN) approach is developed for solving two kinds of dynamic two-phase interface problems governed by different dynamic partial differential equations on either side of the stationary interface with the jump and high-contrast coefficients. The first type of two-phase interface problem to be studied is the fluid-fluid (two-phase flow) interface problem modeled by Navier-Stokes equations with high-contrast physical parameters across the interface. The second one belongs to fluid-structure interaction (FSI) problems modeled by Navier-Stokes equations on one side of the interface and the structural equation on the other side of the interface, both the fluid and the structure interact with each other via the kinematic- and the dynamic interface conditions across the interface. The DNN/meshfree method is respectively developed for the above two-phase interface problems by representing solutions of PDEs using the DNNs' structure and reformulating the dynamic interface problem as a least-squares minimization problem based upon a space-time sampling point set. Approximation error analyses are also carried out for each kind of interface problem, which reveals an intrinsic strategy about how to efficiently build a sampling-point training dataset to obtain a more accurate DNNs' approximation. In addition, compared with traditional discretization approaches, the proposed DNN/meshfree method and its error analysis technique can be smoothly extended to many other dynamic interface problems with fixed interfaces. Numerical experiments are conducted to illustrate the accuracies of the proposed DNN/meshfree method for the presented two-phase interface problems. Theoretical results are validated to some extent through three numerical examples.


翻译:在本文中,开发了一种使用深神经网络(DNNN)方法的网状方法,用于解决两种动态两阶段界面问题。两种动态两阶段界面问题,在与跳动和高调系数的固定界面的两侧,由不同的动态部分方程式与跳动和高调系数调节。第一种两阶段界面问题需要研究的是由Navier-Stokes方程式模拟的流流流(两阶段流)界面问题,在界面中以高调物理参数建模。第二种是用纳维-斯托克方程式模拟的流动性两阶段界面界面界面接口问题(FSI)。第二个是用纳维-斯托克方程式的方程式对流和结构对立方方方方方方方程式,通过运动和动态界面的界面条件进行互动。DNNNN/efrefrefret 方法分别用来应对以上两阶段界面问题,代表 PDES的解决方案,使用DNNNSs自由结构,将动态接口问题重新定位为最小化问题,在空间-时间取样点的一方和结构分析中进行。

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