Solving an Advection-Diffusion Equation Using Physics-Informed Neural Networks: Verification against Finite Volume method

dc.contributor.authorHARZALLAOUI , Fatima
dc.contributor.authorHECHAICHI , Hadjer Supervisor
dc.date.accessioned2026-06-30T09:54:21Z
dc.date.issued2026
dc.descriptionتقدم هذه المذكرة دراسة مقارنة موجزة بين منهجية عددية كلاسيكية وهي طريقة الأحجام المحدودة، وأسلوب حديث قائم على الذكاء الاصطناعي وهو الشبكات العصبية المستندة إلى الفيزياء. تتركز المقارنة حول حل معادلة الحمل والانتشار المستخدمة في نمذجة الانتحاء الكيميائي للبكتيريا عبر الزمن. تعتمد على تقسيم شبكي تقليدي ومخطط زمني ضمني يضمن الصون الصارم للكتلة الفيزيائية. في المقابل، تقوم بدمج المعادلات التفاضلية مباشرة داخل دالة خسارة التعلم العميق باستخدام التفاضل التلقائي دون الحاجة لشبكة هندسية. وتوضح نتائج المحاكاة أنه بينما تتميز بالاستقرار وصون القوانين، تقدم بديلاً مرناً يتجاوز قيود التفكيك العددي التقليدي
dc.description.abstractThis thesis presents a concise comparative study between the classical Finite Volume Method (FVM) and the modern, mesh-free Physics-Informed Neural Networks (PINNs). Both approaches are evaluated by solving the advection-diffusion equation, which models bacterial chemotaxis spaces over time. The FVM relies on traditional grid discretization and an implicit Euler scheme, guaranteeing strict physical mass conservation. Conversely, PINNs embed the governing equations directly into a deep learning loss function, utilizing automatic differentiation to bypass classical mesh constraints. Numerical simulations show that while FVM ensures absolute conservative stability, PINNs offer a flexible, mesh-free alternative for complex mathematical domains.
dc.description.sponsorshipCette thèse présente une étude comparative concise entre la Méthode des Volumes Finis (FVM) et les Réseaux de Neurones Informés par la Physique (PINNs) pour la résolution d’EDP. L’application est centrée sur l’équation d’advection-diffusion modélisant le chimiotactisme bactérien au cours du temps. La FVM repose sur une discrétisation par maillage et un schéma d’Euler implicite, assurant une conservation stricte de la masse. En contrepartie, les PINNs intègrent les lois physiques directement dans la fonction de perte d’un réseau de neurones via la différentiation automatique, s’affranchissant ainsi du maillage. Les simulations numériques indiquent que si la FVM garantit la stabilité conservative, les PINNs offrent une alternative flexible et prometteuse pour les domaines complexes.
dc.identifier.otherMAM/0857
dc.identifier.urihttps://repository.univ-setif.dz/handle/123456789/1661
dc.language.isoen
dc.publisherSetif 1 Unuversity Ferhat Abbas . Faculty of Sciences
dc.subjectFinite Volume Method
dc.subjectPINNs
dc.subjectAdvection-Diffusion
dc.subjectChemotaxis
dc.subjectNu-merical Simulation.
dc.titleSolving an Advection-Diffusion Equation Using Physics-Informed Neural Networks: Verification against Finite Volume method
dc.typeThesis

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
MAM0857.pdf
Size:
397.64 KB
Format:
Adobe Portable Document Format

License bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
license.txt
Size:
1.71 KB
Format:
Item-specific license agreed to upon submission
Description: