Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, Volume. 40, Issue 7, 1023(2025)
Particle image velocimetry method based on ConvLSTM and LiteFlowNet architecture
Fig. 6. Examples of particle image pairs at different time instants
Fig. 7. Estimated velocity fields and streamlines for different models
Fig. 8. Estimated velocity fields and vorticity maps for different models
Fig. 9. Comparison of root mean square error（RMSE）results for different models
Fig. 10. RMSE error curves of different methods during the training process
Table 0. [in Chinese]
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算法1 CBAM输入：输入特征图x（形状为C*H*W）。
输出：经过处理后的特征图x。
（a）avg_pool=AdaptiveAvgPool2d（x）；max_pool=AdaptiveMaxPool2d（x）。 /* 使用自适应池化*/
（b）avg_out=fc2（relu1（fc1（avg_pool）））；max_out=fc2（relu1（fc1（max_pool）））。 /* 全连接层 */
（c）out=sigmoid（avg_out+max_out）。 // 合并池化结果并应用激活函数
（d）x=x*out。//应用通道注意力权重
（e）avg_out=mean（x，dim=1，keepdim=True）；max_out=max（x，dim=1，keepdim=True）。 /* 计算每个通道的平均值和最大值 */
（f）x=cat（［avg_out，max_out］，dim=1）。 // 将平均值和最大值在通道维度上拼接
（g）x=conv1（x）。 // 利用卷积层处理特征图
（h）x=sigmoid（x）。 // 应用激活函数
（i） x=x*x+x。 // 应用空间注意力权重
Table 1. Description of the PIV dataset
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种类 参数条件 数量 均匀流（Uniform） |dx|∈［0，5］ 2 000 反阶梯流（Back-step） Re=800
Re=1 000
Re=1 200
Re=1 500
600
600
1 000
1 000
圆柱绕流（Cylinder） Re=40
Re=150
Re=200
Re=300
Re=400
500
500
500
500
500
各项同性湍流（DNS-turbulence） 无参数可描述 4 000 海洋表面流场（SQG） 不同天数 4 500 JHTDB-channel 无参数可描述 2 000 JHTIDB-mhd1024 无参数可描述 1 600 JHTIDB-isotropic1024 无参数可描述 2 000
Table 2. RMSE of different flow fields
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方 法 Back-step Cylinder JHTDB SQG DNS-turbulence Uniform 训练集 测试集 训练集 测试集 训练集 测试集 训练集 测试集 训练集 测试集 训练集 测试集 WIDIM - 0.476 - 0.45 - 0.520 - 0.715 - 0.824 - 0.312 HS - 0.234 - 0.297 - 0.341 - 0.462 - 0.613 - 0.256 PIV-LiteFlowNet-en 0.090 0.089 0.071 0.072 0.112 0.113 0.166 0.168 0.183 0.187 0.083 0.085 LiteFlowNet-CL 0.025 0.025 0.036 0.039 0.094 0.098 0.076 0.077 0.126 0.132 0.036 0.042
Table 3. Ablation experiment
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实验 CBAM ResBlock ConvLSTM RMSE 1 × × × 0.112 2 2 × × √ 0.102 8 3 √ √ × 0.107 3 4 √ √ √ 0.100 4 5 √ × × 0.109 8
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Xin'ai LIU, Juan MENG, Hai DU, Zhiyuan LI. Particle image velocimetry method based on ConvLSTM and LiteFlowNet architecture[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2025, 40(7): 1023
Category:
Received: Mar. 6, 2025
Accepted: --
Published Online: Aug. 11, 2025
The Author Email: Juan MENG (mengjuan@dlou.edu.cn)
