306.第306章 非線性偏微分方程組降維問題

雖然常浩南的獲獎讓學校多了不少宣傳口的工作要做,但唐林天自然也不會忘了前幾天答應的事情。

沒花幾天功夫,學校裡接的外網就已經可以訪問那幾個比較主流的學術數據庫了。

常浩南從大概半年前,剛開始認真考慮編寫一個全新的仿真建模軟件時就非常清楚地意識到,多物理場,尤其是強耦合多物理場問題的研究,本質上是對非線性偏微分方程組的求解。

但這種事情,落實到工程領域的操作上,往往就不是一句話那麼簡單了。

尤其是考慮到現如今的超級計算機運算速度並不樂觀的情況下。

絕大多數偏微分方程都沒有辦法求得解析解,至少短時間內,只能從數值解的方向下功夫。

很多在數學上十分具有美感的解法未必實用。

傳統上對於非線性偏微分方程動態系統的降維主要採用基於變量離散的方法,典型的比如有限元法,有限體積法和有限差分法,堪稱這一領域的御三家。

但也不是沒有其它的思路。

就比如常浩南某天晚上在機房休息時,無意中看到的這篇論文。

儘管是應用數學領域的文章,但卻發在了一份看上去毫無關係的化學工程領域期刊上。

Chemical Engineering Journal

一份在十幾年後算是聲名赫赫,但這功夫只是剛剛創刊,並不起眼的雜誌。

之所以會吸引他點進去,並用每秒幾Kb的速度下載下來,主要是因爲摘要寫得太有吸引力了。

“目前通用的有限差分法和有限元方法對非線性偏微分方程動態系統進行降維只能得到維數很高的常微分方程系統,在近四十年的時間裡,基於變量分離的系統降維方法得到了飛速發展,在滿足一定的條件下能避免基於空間離散方法帶來的一些本質問題,將一類非線性偏微分方程動態系統降至較低的維數,便於快速分析計算、優化及主動控制器的實現,可以應用於對化學工程領域內常見的力熱耦合問題進行數值分析……”

儘管涉及到的具體問題和飛行器設計風馬牛不相及,但裡面提到的力熱耦合本來也是常浩南目前面對的最基礎,也是最緊迫的問題。

這段摘要簡直說到了他的心坎裡。

他相信幾個月之前,當盧育英在蓉城第一次看到自己那篇論文的時候,內心的通透感也就不外乎如此。

幾分鐘的下載時間從未如同現在這般漫長。

常浩南緊盯着屏幕上面一格一格的進度條,幾乎在下載完成的一瞬間就點開了那份文檔。

“衆所周知,任何一個連續函數能被傅里葉級數序列的展開式近似表示,基於上述原理,非線性偏微分方程中的時空親和變量,能夠展開成一個無限維空間基函數集合和其對應的時間係數的級數和的形式:

X(z,t)=(i=1,∞)∑φi(z)xi(t)

其中xi(t)表示每個基函數φi(z)對應的時間係數……”

確實很基礎。

時空變量分離技術並不是什麼新鮮玩意,任何一本數學物理方法或者類似的教材上都能找到,只是一般認爲適合使用分離變量法的偏微分方程應該具有一定的形式和特徵,如線性、齊次、可分離、係數只依賴於一個變量等等,這極大地限制了此類方法的應用。

因此常浩南迅速略過了這部分內容,直接看向了第三節,往往也是正文的第一節:

爲了詳細和清楚地闡述非線性偏微分方程動態系統降維的方法,本小節釆用拋物型非線性偏微分方程系統作爲對象進行闡述……

“來了!”

看到感興趣內容的他精神一振,就連剛剛的些許睏意都瞬間煙消雲散。

邊界條件和初始條件分別爲:

其中x(z,t)表示時空狀態變量,且爲定義在空間區域[a,b]上的無窮維希爾伯特空間上的連續函數。表示空間座標,z∈[a,b]表示空間座標,爲過程定義的實數域上的子空間,t∈[0,∞)表示時間變量……

……

最終,可以得到希爾伯特空間H([a,b])中上述非線性偏微分方程系統的表達形式:

x(z,t)/t=Ax(z,t)+Bu(z,t)+(x,z,t)

x(z,0)=x0(z)

下面給出兩個仿真實例,分別是一維空間的無量綱Kuramoto-Sivashinsky方程,以及非等溫管狀反應器的溫度與壓力場……

“嗯……有點東西……”常浩南看到後面,內心瞭然地點了點頭。

“總的來說。”

他從旁邊的打印機裡面抽出一張紙,開始自言自語地總結起來,

“首先,選擇合適的空間正交基函數且採用時空分離技術對非線性偏微分方程動態系統進行時空變量分離,即將系統的時空親合變量在選定或求得的正交空間基函數上展開,將展開式代入原系統後結合非線性伽遼金方法……”

一個小時的時間很快在他的寫寫畫畫中過去了。

雖然文章中用於闡述理論的對象只是個非常簡單的拋物型系統,但後面舉出來的兩個應用算例確實還算可以,配得上作者在摘要裡面吹出來的牛逼。

這篇文章甚至值得投一個更高影響力的期刊,之所以出現在這裡,大概率是因爲作者和主編出自同一個學校,收到了約稿的邀請。

實際上,常浩南總結到最後,還發現了作者本人都沒有寫出來的部分。

文章裡面的這套方法不僅可以應用於傳熱和流場計算,只要稍加修改,甚至可以用於處理傳質問題和化學反應過程本身。

換句話說,化工生產過程涉及到的全部特徵“三傳一反”,都可以被囊括進去。

當然,沒寫出來未必是作者沒發現,很可能是留着東西準備再發一篇文章出來……

“不過麼……問題也還是有的。”

常浩南看着面前已經被寫滿的三張草稿紙。

雖然可以應用的領域非常廣,但並不意味着這篇文章裡提到的方法就是什麼萬能鑰匙,可以直接搬到常浩南所需要的場景下面來。

“釆用特徵函數爲空間基函數結合權重殘差方法對非線性偏微分方程動態系統進行降維可以得到有限維常微分方程動態系統來近似原系統的無窮維動態,但本質上還是採用線性手段近似,對於真正的強非線性問題而言仍然不夠,可是如果在降維過程中採用別的空間基函數,如傅里葉序列函數和正交基函數等,又可能與非線性偏微分方程動態系統本身的特徵毫無關聯……”

想到這裡,他側過頭看了一眼旁邊擺着超算的另外一個房間。

在理論上當然沒什麼問題,不過真要是開始計算的話……

由於這個自己負責的計算中心還只是剛剛啓用,因此目前用到它的項目不多,儘管如此,也已經讓這臺超算的負荷拉到一個不低的程度了。

如果擱在十年之後,按照文章裡面的思路硬算未必不可行,但以如今國內的超算水平,恐怕算個相控陣雷達陣面的力熱電耦合高低得花上幾年時間……

有這時間都造個測試版本出來了。

肯定是不成的。

“如果採用平衡截斷方法或者最優化方法呢……”

常浩南手中的筆尖重新開始在紙上滑動起來。

很快,第四頁和第五頁草稿紙也被寫滿。

機房中傳來吱嘎吱嘎的設備運行聲。

窗外的月亮從地平線爬到半空,又逐漸落下,最終迎來一輪朝陽。

“我知道了。”

第723章 不講武德,偷襲幻影2000第182章 殲轟7的未來第535章 轉發式衛星定位干擾第657章 你知道二毛有一艘沒完工的航母吧?253.第253章 預警機的高低搭配第734章 搞到名額了第644章 起飛吧,太行!375.第375章 從深山中飛出的鷹第51章284.第284章 覆盤第188章 媽都認不出來的米格21改(二合一)360.第360章 一不小心盤活了華夏的超算產業第74章 保研面試第537章 殲轟7A,更重 更遠 更安全第608章 透支,與償還228.第228章 組織這是在考驗我啊!(二合一第416章 抉擇,渦扇的10技術路線第60章 語出驚人(二合一)第642章 渦扇10,裝機!221.第221章 向歐洲出口工業軟件,風水輪流第440章 機械製造業的曙光297.第297章 逐漸發力的精工計劃,第三代航240.第240章 航改燃也是有難度的(上)第429章 你的鬼怪我的鬼怪怎麼不一樣第668章 萬家燈火第475章 2711發動機結構第696章 擊落B2362.第362章 最強大腦,模塊化並行程序開發第126章 下一步計劃224.第224章 試驗開始第551章 裝備工業司的開門紅270.第270章 被動雷達探測第567章 取代運8的新一代空中平臺363.第363章 你說的這個思路,是我提出來的第574章 真就造假仙人啊?第157章 拯救大兵運8第486章 過去有求於人,現在人求於我245.第245章 基於數字射頻的雷達干擾技術第696章 擊落B2第566章 聲吶無銅,撈之無用?324.第324章 決定賣身的圖波列夫和米格第515章 新一代直升機的合作伙伴第120章 三年窗口期第41章 要不試試美人計?第630章 不是吧,推重比真有9啊?第100章 渦噴14的重生(下)(二合一)第589章 航校的老熟人第635章 機彈彈彈組網協同無源定位239.第239章 全燃動力新護衛艦(爲上月月票361.第361章 對燕京大學的無情NTR394.第394章 一個人,帶動一個行業358.第358章 國家重點實驗室首席科學家第480章 國產化渦扇9!291.第291章 平流層飛艇和國際互聯網第685章 3月25日,“盟軍”行動第207章 繳獲干擾吊艙!352.第352章 江城重型機械廠的貓膩(4K)219.第219章 怎麼又是我?第748章 LNG船的前置任務第741章 數學不會就是不會388.第388章 GPS干擾,我們也能做!第632章 AL31F的上位替代第145章 二十年前的055型驅逐艦388.第388章 GPS干擾,我們也能做!第522章 直9WY,同人逼死原創(春節繼續加更第135章 華麗出場(爲flankerr的打賞加更)第592章 閱兵空中梯隊(4K)第585章 NH90直12,同分異構體第540章 AC139直升機,進軍通用航空的鑰匙!272.第272章 制電磁權第695章 精確制導導歪了347.第347章 搞重型模鍛壓機!296.第296章 理論結合實際第458章 要不,送常總一輛車?第734章 搞到名額了第59章 這個機翼還有改進的餘地第686章 墜落的夜鷹第177章 精加工領域的革命(國慶快樂!)406.第406章 給領導畫餅259.第259章 很高興認識你,徐研究員第168章 有些人只會窩裡橫第205章 獵殺狐蝠336.第336章 電磁干擾,噩夢重演282.第282章 假目標,嚇阻航空自衛隊290.第290章 專利賺錢了第24章 葉片翼型和積疊線的參數化重構第709章 我 們 仨第422章 電子戰,不只是干擾第749章 拿捏土耳其的籌碼第469章 貼牌生產第716章 挖牆腳第754章 把黑海造船廠打包帶走第130章 航展準備(爲月票金主flankerr加更325.第325章 圖334客機和霹靂12空空導彈第100章 渦噴14的重生(下)(二合一)330.第330章 我身爲973計劃專家組成員,提一301.第301章 那就說點什麼吧(二合一)第692章 雙向奔赴第462章 高性能氣膜冷卻,突破渦輪前溫度第632章 AL31F的上位替代
第723章 不講武德,偷襲幻影2000第182章 殲轟7的未來第535章 轉發式衛星定位干擾第657章 你知道二毛有一艘沒完工的航母吧?253.第253章 預警機的高低搭配第734章 搞到名額了第644章 起飛吧,太行!375.第375章 從深山中飛出的鷹第51章284.第284章 覆盤第188章 媽都認不出來的米格21改(二合一)360.第360章 一不小心盤活了華夏的超算產業第74章 保研面試第537章 殲轟7A,更重 更遠 更安全第608章 透支,與償還228.第228章 組織這是在考驗我啊!(二合一第416章 抉擇,渦扇的10技術路線第60章 語出驚人(二合一)第642章 渦扇10,裝機!221.第221章 向歐洲出口工業軟件,風水輪流第440章 機械製造業的曙光297.第297章 逐漸發力的精工計劃,第三代航240.第240章 航改燃也是有難度的(上)第429章 你的鬼怪我的鬼怪怎麼不一樣第668章 萬家燈火第475章 2711發動機結構第696章 擊落B2362.第362章 最強大腦,模塊化並行程序開發第126章 下一步計劃224.第224章 試驗開始第551章 裝備工業司的開門紅270.第270章 被動雷達探測第567章 取代運8的新一代空中平臺363.第363章 你說的這個思路,是我提出來的第574章 真就造假仙人啊?第157章 拯救大兵運8第486章 過去有求於人,現在人求於我245.第245章 基於數字射頻的雷達干擾技術第696章 擊落B2第566章 聲吶無銅,撈之無用?324.第324章 決定賣身的圖波列夫和米格第515章 新一代直升機的合作伙伴第120章 三年窗口期第41章 要不試試美人計?第630章 不是吧,推重比真有9啊?第100章 渦噴14的重生(下)(二合一)第589章 航校的老熟人第635章 機彈彈彈組網協同無源定位239.第239章 全燃動力新護衛艦(爲上月月票361.第361章 對燕京大學的無情NTR394.第394章 一個人,帶動一個行業358.第358章 國家重點實驗室首席科學家第480章 國產化渦扇9!291.第291章 平流層飛艇和國際互聯網第685章 3月25日,“盟軍”行動第207章 繳獲干擾吊艙!352.第352章 江城重型機械廠的貓膩(4K)219.第219章 怎麼又是我?第748章 LNG船的前置任務第741章 數學不會就是不會388.第388章 GPS干擾,我們也能做!第632章 AL31F的上位替代第145章 二十年前的055型驅逐艦388.第388章 GPS干擾,我們也能做!第522章 直9WY,同人逼死原創(春節繼續加更第135章 華麗出場(爲flankerr的打賞加更)第592章 閱兵空中梯隊(4K)第585章 NH90直12,同分異構體第540章 AC139直升機,進軍通用航空的鑰匙!272.第272章 制電磁權第695章 精確制導導歪了347.第347章 搞重型模鍛壓機!296.第296章 理論結合實際第458章 要不,送常總一輛車?第734章 搞到名額了第59章 這個機翼還有改進的餘地第686章 墜落的夜鷹第177章 精加工領域的革命(國慶快樂!)406.第406章 給領導畫餅259.第259章 很高興認識你,徐研究員第168章 有些人只會窩裡橫第205章 獵殺狐蝠336.第336章 電磁干擾,噩夢重演282.第282章 假目標,嚇阻航空自衛隊290.第290章 專利賺錢了第24章 葉片翼型和積疊線的參數化重構第709章 我 們 仨第422章 電子戰,不只是干擾第749章 拿捏土耳其的籌碼第469章 貼牌生產第716章 挖牆腳第754章 把黑海造船廠打包帶走第130章 航展準備(爲月票金主flankerr加更325.第325章 圖334客機和霹靂12空空導彈第100章 渦噴14的重生(下)(二合一)330.第330章 我身爲973計劃專家組成員,提一301.第301章 那就說點什麼吧(二合一)第692章 雙向奔赴第462章 高性能氣膜冷卻,突破渦輪前溫度第632章 AL31F的上位替代