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[AI学术] 基于距离感知注意力和壁面距离专家路由的Transformer 3D流场预测

发布于:2026-09-11 22:00 最后更新:2026-09-12 06:35
#AI #Machine Learning #Transformer

Transformer 代理模型通过将工业网格压缩为少量 token,实现对 3D 流场的预测。每个预测点首先在压缩表示中检索信息(检索步骤),随后通过前馈层对检索到的特征进行变换。传统骨干网络在这两个阶段都没有考虑点在流场中的空间位置。本文引入两种基于壁面信息的条件化机制。\ \ 距离感知交叉注意力(DA-CA)在检索前根据点到壁面的距离对体积查询进行重新加权,使得位于边界层深处的点能够获取与外部流场不同的几何信息。\ \ 表面‑体积混合专家(SVMoE)用一组小规模专家取代共享的前馈层,体积点依据壁面距离路由,表面点依据局部几何路由。两者均与具体网络结构解耦,直接应用于 AB‑UPT 与 Transolver‑3。\ \ 在 DrivAerML 数据集(50 条训练样本)上,DA-CA 将体积压力误差降低 10.1%,DA-CA 与 SVMoE 联合使用时误差下降 12.5%。DA-CA 改善了近壁区的预测,但在远区略有退化,SVMoE 能够补偿此缺陷,且体积专家自然形成近壁、过渡和自由流三个带状路由,无需额外监督。\ \ 扩展至 300 条训练样本后,条件化机制在所有场量上均有提升:AB‑UPT 的体积压力误差下降 33.1%,速度误差下降 18.6%;Transolver‑3 的体积压力和速度误差分别下降 21.4% 和 21.3%。在 DrivAerNet++ 的留一体评估中,对未见车体类型的体积压力误差最高可降低 14.2%。\ \ 点评:本文通过壁面距离信息对注意力和前馈层进行显式调制,显著提升了 Transformer 在复杂三维流场预测中的局部精度,尤其是近壁层的表现,展示了物理先验与深度模型结合的强大潜力。

原文链接: https://arxiv.org/abs/2609.07222

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