基于物理信息神经网络的跑道结冰预测方法

邢馨元, 刘诗福, 凌建明, 陶泽峰

中国民航大学学报 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (03) : 38-44.

基于物理信息神经网络的跑道结冰预测方法

  • 邢馨元, 刘诗福, 凌建明, 陶泽峰
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摘要

跑道结冰威胁航空器地面运行安全,准确预测道面温度与结冰状态至关重要。为解决传统跑道结冰预测方法在处理复杂工况、数据稀缺与物理一致性方面的不足,本文提出基于物理信息神经网络(PINN,physicsinformed neural network)的跑道结冰预测方法,将多层结构热传导与水冰相变机理嵌入深度神经网络,在稀疏数据下实现温度场与水冰状态的高精度预测,并结合自主设计的结冰模拟实验数据,将有限差分法(FDM,finite difference method)与PINN求解结果进行对比。结果表明,数据-物理联合驱动的PINN温度平均预测误差较FDM降低约90%,仅为0.21℃,具备从有限数据重建全域温度场的能力。此外,本文还分析了盐分降低冰点、延缓结冰与抑制冰层生长的作用机制。本研究可为跑道结冰预测提供新的技术路径。

关键词

物理信息神经网络(PINN) / 跑道结冰 / 热传导 / 相变 / 有限差分法(FDM)

中图分类号

V328 / V351.11

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邢馨元, 刘诗福, 凌建明, 陶泽峰. 基于物理信息神经网络的跑道结冰预测方法. 中国民航大学学报. 2025, 43(03): 38-44

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上海市青年科技启明星项目(24QB2703000)

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