우리는 난류 반응 유동의 직접 수치 시뮬레이션(DNS) 가속화를 위한 물리 기반 기계 학습 프레임워크를 제시합니다. 이 모델은 상세 화학 소스 항의 직접적인 평가를, 축소된 열화학 상태로부터 반응 속도를 예측하는 대리 모델로 대체합니다. 물리적 일관성을 개선하기 위해, 두 번째 열역학 법칙을 훈련 제약 조건으로 통합하여 비음성 엔트로피 생성(non-negative entropy generation)을 강제함으로써, 열화학 상태의 진화를 물리적으로 허용 가능한 방향으로 제한하고 시간 적분 중 안정성을 향상시킵니다. 이 접근 방식은 난류 흐름장과 상호작용하는 2차원 평면 희박 혼합 메탄-공기 화염의 DNS에 적용되었습니다. 이 모델은 상세 화학 결과와 높은 충실도로 재현하면서도 계산 비용을 한 자릿수 이상 감소시키는 것을 달성했습니다. 나아가, 잔여 기반 합성 데이터 증강 전략(residual-based synthetic data augmentation strategy)은 원래 데이터셋으로부터 새로운 훈련 데이터를 구성하여 매개변수 탐색을 가능하게 하며, 추가적인 상세 화학 CFD 실행 없이도 새로운 입구 조건에서 정확한 시뮬레이션을 허용합니다. 이러한 결과는 열역학적으로 제약된 기계 학습이 고충실도 연소 시뮬레이션에서 상세 화학에 대한 신뢰할 수 있고 계산 효율적인 대리 모델을 제공할 수 있음을 보여줍니다.