dynamicslab/hydrogym

What it solves

HydroGym은 유체 역학 및 유동 제어에 강화 학습(RL)을 적용하기 위한 표준화된 방법을 제공합니다. 복잡한 전산 유체 역학(CFD) 솔버와 RL 라이브러리 사이의 간극을 메워 일관된 인터페이스를 제공함으로써, 연구자들이 매번 다른 솔버에 맞춰 커스텀 통합 작업을 수행할 필요 없이 유체 흐름을 제어하는 에이전트를 훈련할 수 있도록 합니다.

How it works

이 플랫폼은 Gymnasium-compatible API를 구현하여 Stable-Baselines3 및 RLlib과 같은 인기 있는 RL 라이브러리와 호환됩니다. 2D 및 3D 환경 전반의 유체 거동을 시뮬레이션하기 위해 Finite Element (Firedrake), Lattice Boltzmann (MAIA LBM), Finite Volume (MAIA FV), Spectral Element (NEK5000), 그리고 미분 가능한 솔버(JAX-Fluids)를 포함한 6가지의 서로 다른 솔버 백엔드를 통합합니다. 또한 MPI-parallelized 솔버와 GPU 가속을 통해 고성능 컴퓨팅(HPC)을 지원하여 효율적인 훈련이 가능합니다.

Who it’s for

유체 역학, 유동 제어 및 강화 학습 분야에서 연구하는 연구자와 엔지니어를 위해 설계되었으며, 정형화된 벤치마크와 고-Reynolds number 난류 흐름 모두에서 RL 에이전트를 테스트할 수 있는 확장 가능한 연구용 플랫폼이 필요한 이들에게 적합합니다.

Highlights

• Extensive Environment Library: 실린더 웨이크(cylinder wakes), 에어포일(airfoils), 난류 채널 흐름(turbulent channel flows)을 포함하여 61개 이상의 사전 구성된 환경을 제공합니다.
• Multi-Backend Support: 경사도 기반 최적화(gradient-based optimization)를 위한 완전 미분 가능한 솔버를 포함하여 6가지의 서로 다른 CFD 솔버 유형을 통합합니다.
• High Scalability: MPI 및 GPU 지원을 통해 로컬 워크스테이션부터 엑사스케일(exascale) HPC 시스템까지 모든 환경에 최적화되어 있습니다.
• Advanced Analysis Tools: 모드 분해(modal decompositions, DMD, POD) 및 전역 안정성 분석(global stability analysis)에 대한 내장 지원을 포함합니다.