PLIC-VOF / 实验结果与可视化
SUPPLEMENTARY EXPERIMENTS · 2026.11.05

压力后端更快,界面精度仍有短板。

这轮把两件事分开验证:同一个神经模型换压力求解器,能省多少时间;神经界面与传统方法相比,误差到底在哪里。视频和数据都保留表现较差的算例。

1.10–1.87×

本机推进时间收益
14 / 14 配置的 compact 中位数更快;每项 3 次。

4 / 4

对流精度仍落后
本次四项 128² 被动对流,神经末态 MAE 均高于 Aphros。

0.0154

两后端最大已存 VOF 场差
长轨迹会分歧,不能说“换后端后结果完全一样”。

方法:从体积分数到完整两相流

按步骤解释训练标签、共享网络、64个正通量分箱、容量投影、曲率与表面张力,以及紧凑压力求解。提供符号表、28组公式、4幅矢量方法图、实际实验图和可拖动的通量例子。

另列完整训练课程、实验验证流程及创新点,说明结构性质的适用范围和仍需验证的改进方向。

先看真实的界面演化

7 段静音短片,每段 10–14 秒。三列依次是神经模型 + AMGCL、同模型 + compact、独立 Aphros。对流片只比较神经与 Aphros。

VOF 体积分数 f:0 代表气相,1 代表液相。AMGCL 与 compact 是两种压力求解后端,神经模型在两列中相同。动力学短片在保存时刻之间先插值标量场,再重新绘制轮廓;对流尾迹片始终显示实际保存场。两者均不混合相邻 RGB 图像。定量结论取自原始指标,不由视频重新评分。

结果怎么读

01 · 压力求解:收益明确,但不等于普遍精度提升

固定神经模型后,compact 在 14 个配置中均缩短了本机推进中位时间。正常非零右端项的重算相对残差最大为 1.00e−8 左右,满足本轮 1e−8 目标;落滴和溃坝的长时间场仍产生了可见分歧。

14 个配置的两压力后端时间对比
时间条显示三次进程的中位数与最小—最大值,不是置信区间。推进时间不含模型加载与场输出。 矢量 PDF
展开全部 14 项压力后端结果
配置AMGCL 推进 / scompact 推进 / sAMGCL / compact三次 min–max:A / C最大已存场差 MAE
static642.5242.1011.20×2.376–2.542 / 1.958–2.1341.902e-09
static1289.9056.7071.48×9.622–9.919 / 6.574–6.7571.109e-10
rising1282.1051.9141.10×2.103–2.235 / 1.863–1.9212.180e-04
rising25623.517.641.33×23.35–23.82 / 17.55–17.84.403e-04
capwave6412.629.7991.29×12.13–12.65 / 9.784–10.028.829e-08
capwave128189.8124.21.53×188.7–191.5 / 124–125.21.096e-04
falling643.622.6991.34×3.565–3.719 / 2.548–2.7310.0051
falling12830.8217.831.73×30.4–30.88 / 17.5–17.940.01543
hydro641.1950.84691.41×1.19–1.429 / 0.8077–0.94787.824e-09
hydro1288.4135.3561.57×7.68–10.24 / 5.285–6.6811.353e-09
dam649.4216.0841.55×7.351–9.562 / 4.914–6.6956.116e-04
dam12879.3342.451.87×61.17–80.63 / 34.55–43.570.01138
short_falling640.58470.43981.33×0.5834–0.6117 / 0.4384–0.49792.418e-09
short_falling1284.8322.6441.83×4.615–4.888 / 2.502–2.6821.913e-10

时间比大于 1 表示 compact 较快。压力组装、setup 和 solve 已包含在推进内,不能重复相加。其他 GPU 项目未停止,这些是本机观测,不是恒定独占资源下的算法极限。

收紧压力容差后,分歧消失了吗?

没有形成统一结论。128² 落滴的末态两后端 VOF MAE 为 0.01543 → 0.01592;溃坝为 0.01138 → 0.00812。这是容差敏感性,不是解析精度。更严格设置为 1e−10,重算残差最大为 1.0365e−10,AMGCL 溃坝有少量步略超设置值。四条补充轨迹并行执行,不纳入测速表。

02 · 神经界面:当前重训模型没有普遍优势

128² 静滴的压差相对误差是 6.11%,Aphros 为 3.15%。128² 毛细波正幅值 RMS / a₀ 分别为 0.1427 与 0.01789。气泡形状看起来接近,也需要结合质心、升速、圆度和面积变化判断。

静滴解析压差对比
静滴采用解析压差目标;两个网格的结果均保留。 矢量 PDF
毛细波正幅值误差
幅值参考不提供相位真值;未外推参考表。 矢量 PDF
展开气泡曲线与动态误差表
上升气泡质心与数值基准
MooNMD 是数值基准,不是解析真值;共同评价区间到 t = 2.9。 矢量 PDF
算例评价量Neural + compactAphros
static64解析压差相对误差6.18%1.59%
static128解析压差相对误差6.11%3.15%
rising128基准质心高度 RMSE8.674e-040.002007
rising256基准质心高度 RMSE0.0016280.001545
capwave64正幅值 RMS / a₀0.029980.02751
capwave128正幅值 RMS / a₀0.14270.01789
hydro64去均值压力 RMSE19.7819.82
hydro128去均值压力 RMSE8.0548.113

03 · 对流尾迹:形状差不多,也可能留下很多混合格

涡旋返回时,神经方法的混合格为 7,219,Aphros 为 161;末帧 VOF MAE 分别为 0.005454 和 0.002127。低于门控阈值的残留可以留在场里:跳过推理不会自动清除它。

四项对流的误差与混合格数量
MAE 对照解析单元平均体积分数;返回类仅在真正返回时刻使用圆盘真值。 矢量 PDF
展开四项对流的全部终态指标
算例神经末帧 MAEAphros 末帧 MAE混合格:神经 / Aphros神经门控外少数相面积
translation1280.0011943.865e-041,819 / 1554.226e-05
rotation1280.0058392.599e-046,980 / 1562.526e-04
reverse1280.0022896.765e-048,823 / 2062.546e-04
vortex1280.0054540.0021277,219 / 1612.500e-04

混合格定义为 1e−6 < f < 1−1e−6。门控外少数相面积是 f<0.002 与 1−f<0.002 的面积积分。它、混合格数、整场误差与实际推理请求量是不同量。被动对流不调用压力求解器,两压力后端的保存场逐位相同。

04 · 曲率:误差与几何族有关,补数据仍需对症

本次 199 场曲率回归中,神经模型在平面、正弦和部分多谐波族占优;圆、椭圆和弱正弦等仍落后。没有证据支持当前神经曲率随网格加密普遍收敛。该基准属于已有开发回归,不能称为新的盲测。

展开 11 个几何族的曲率指标
几何族场数有效模板神经物理 RMSE粒子物理 RMSE
capillary_wave_original192,6420.019510.008195
circle185,2980.50680.3027
ellipse185,0840.6960.3501
four_lobes185,7400.85540.3584
gaussian182,9160.48210.2957
multiharmonic182,9840.270.2861
plane183,0960.11740.2037
sine183,0960.15780.2081
smooth_heart185,1220.58660.329
three_lobes185,4020.69770.3309
weak_sine182,5620.014860.001601

表中神经与粒子误差使用共同有限支持、相同物理曲率单位 κ = q / h。没有给已变形的对流界面套用理想圆曲率。

输入轻微变化,模型会怎样响应?

24 份已有场、7 档保守平滑扰动、3 个 Courant 值。GPU 批量推理与 CPU 尾迹分析同时进行。这是输出敏感性,不是真实变形界面的曲率误差,也不能单独证明动力学失稳。

曲率输出对输入平滑扰动的响应
共同支持、门控跨越和物理输出分别记录。
混合格和可推理中心随时间变化
可推理中心数量不等于速度选定的实际面请求量。

完整实验范围与复现边界

本页汇总 11 月 4–5 日的验证与补充,新的论文协议矩阵单独统计。基础验证与本次独立参照的设置不同,不把它们拼成一个统一排名。

展开完整实验清单
模块已做内容详细记录
训练与接入原课程独立重训:bootstrap 60 epoch + 13 阶段,47.14 分钟;各阶段冻结推理、ONNX 与原生映射。记录
局部通量3,170 个模板 × 168 个 Courant = 532,560 次几何参考查询;原始输出、容量投影与门控分别评分。记录
曲率与覆盖固定物理形状逐网格重新积分;圆、非圆、7,000 个独立新模板与本次 199 场开发回归。记录
同 host 归因42 项通量 × 曲率四组合、解析曲率干预和控制。保留每种组合相同的重建与物理设置。记录
加密与谱分析60 个独立时间步、网格、压力容差配置;幅值、完整谱与固定初始分母的能量。记录
对流与收支同 host 被动输运、面通量/压缩/cleanup 收支;本次新增四项 128² 对流与独立 Aphros。记录
压力与成本312 项性质、55 个线性算例、30 个论文迭代数;同矩阵求解、内存、CPU/CUDA 和端到端成本。记录
密度与网格压力测试密度比 1–1000 的 16 项均匀流控制;奇数、矩形和 72 个困难系数场。记录
本次协议补充84 条有效神经动态、24 条神经被动、42 条 Aphros 动态、12 条 Aphros 被动;全部有效记录保留。记录
条件扩展复杂拓扑大规模扩展尚未执行:基础误差与边界问题先保留,不用更多华丽算例代替验证。记录

基础同 host 的 128² 静滴归因:传统通量/传统曲率 2.174%,神经通量/传统曲率 2.143%,传统通量/神经曲率 6.370%,双神经 5.096%。该 T=1、统一关闭锐化的归因实验,与本次论文协议 T=0.5 独立 Aphros 对照分开报告。

模型身份。原共享骨干、输入输出、约束和课程保持不变。当前是独立完整重训模型;论文历史 edges64_v4_weak 二进制缺失,不能冒充原论文权重。

参考身份。原论文已取得只读快照。Aphros 的粒子曲率、锐化、容差、初始化和 CPU 资源与神经管线不同;跨代码成本只作为部署观察。

证据边界。312 项性质、55 个线性算例与 30 个论文迭代数支持压力算子结论,不代表整个多相模拟普遍更准确或更快。历史 V100 倍数未作精确复现。

有效数据。初次静水/溃坝研究驱动的 24 条错误初始化记录已排除并保留,只用修正后记录。时刻取原生全精度时钟,重复末帧原样保留,分析仅去除同刻且逐位相同的重复。

目前最稳妥的结论:压力后端替换有可重复的本机收益;神经通量与曲率仍需改善。下一步应针对近纯尾迹、小曲率和长轨迹分歧设计验证,不能用“画面差不多”代替定量证据。

下载与追溯

本页可直接离线打开。视频与图片使用相对路径,转发时请一并保留同级文件夹。

每段视频的 4K 与 1080p 下载在播放器下方。完整实验记录和原始场保持原目录;视频只读取已接受数据,不重新训练或推进模拟。

补充实验:独立测试与多种子重训

新增封存几何、近纯尾迹时序、网格与时间步分离、两组完整重训,以及匹配误差目标的成本测量;另列保持原网络与推理约束的训练参数探索。