數(shù)學(xué)與爆炸力學(xué)交叉融合會(huì)怎樣？——答案就在這個(gè)論壇上-天天微頭條

文**/**胡月

一般人看來,數(shù)學(xué)與爆炸力學(xué)是完全不沾邊的兩門科學(xué),它們能扯上什么關(guān)系?

(資料圖片)

可是科學(xué)家也許就不同于一般人,他們一旦腦洞大開,就能打開新世界的大門。

比如,Navier-Stokes(N-S)方程是數(shù)學(xué)與爆炸力學(xué)中最經(jīng)典的理論模型,該模型的求解和應(yīng)用是目前數(shù)學(xué)與爆炸力學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)和極具挑戰(zhàn)的研究課題。

由于Navier-Stokes方程的千禧年問題和爆炸力學(xué)的緊密的關(guān)聯(lián)性,北京理工大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院牽頭主辦,機(jī)電學(xué)院協(xié)辦了一場(chǎng)“2023數(shù)學(xué)與爆炸力學(xué)學(xué)科交叉融合博士生學(xué)術(shù)論壇”,該論壇是北京理工大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院邊東芬主持的校級(jí)研究生教改項(xiàng)目,參與者為北京理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院韓文虎和孫淵博、數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院趙澤華。

這場(chǎng)6月17日至18日在北京舉行的學(xué)術(shù)論壇,將數(shù)學(xué)和爆炸力學(xué)學(xué)科交叉融合,同時(shí)將相關(guān)領(lǐng)域的專家和博士生聯(lián)合起來,通過知識(shí)體系的交叉融合,打開思路,突破瓶頸,期望攻克該千禧年問題或者其相關(guān)問題,并將成果應(yīng)用于爆炸力學(xué)領(lǐng)域。同時(shí)拓展博士生的視野,提升博士生的科研能力和創(chuàng)新水平,培養(yǎng)一批高素質(zhì)全面發(fā)展的科研人才。

先來看看這場(chǎng)論壇都有哪些學(xué)術(shù)“大腕”參加吧。中科院院士、北京應(yīng)用物理與計(jì)算數(shù)學(xué)研究所郭柏靈;杰出青年基金獲得者、中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院黃飛敏;杰出青年基金獲得者、北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院章志飛……陣容夠強(qiáng)大吧?

這次學(xué)術(shù)論壇主要議題是圍繞數(shù)學(xué)與爆炸力學(xué)交叉領(lǐng)域的前沿基礎(chǔ)科學(xué)問題,重點(diǎn)針對(duì)美國(guó)克雷數(shù)學(xué)研究所提出的關(guān)于N-S方程的千禧年問題展開討論。來自中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院、北京大學(xué)、清華大學(xué)、重慶大學(xué)、首都師范大學(xué)等科研院所以及高等院校的著名數(shù)學(xué)物理方程、流體力學(xué)、爆炸力學(xué)等方面的專家和學(xué)者交流流體力學(xué)方程、非線性發(fā)展方程與無窮維動(dòng)力系統(tǒng)等方面的應(yīng)用及相關(guān)課題進(jìn)交流和研討。

那么,這些專家學(xué)者在論壇上,針對(duì)數(shù)學(xué)和爆炸力學(xué)學(xué)科交叉融合問題給出了哪些“答案”呢?從他們的報(bào)告題目中就可看出一二。

郭柏靈院士在《某些非線性發(fā)展方程的自相似爆破解》報(bào)告中談到,某些非線性發(fā)展方程的自相似爆破解,其中包括二維Zakharov方程、三維Navier-Stokes方程和Euler方程,以及具有超臨界能量非聚焦的非線性Schrodinger方程。

燃燒化學(xué)反應(yīng)機(jī)理往往包含上百個(gè)組分和上千個(gè)基元反應(yīng),如何提取其中關(guān)鍵反應(yīng)路徑并構(gòu)建簡(jiǎn)化模型是燃燒化學(xué)研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。清華大學(xué)燃燒能源中心、能源與動(dòng)力工程系梁文愷在《基于詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的爆炸理論分析》報(bào)告中介紹了基于詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理構(gòu)建燃燒宏觀現(xiàn)象(例如點(diǎn)火、爆炸等)模型的理論分析方法。氫氣作為一種易燃易爆氣體,其存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)陌踩允艿綇V泛關(guān)注。他結(jié)合最近燃燒理論的發(fā)展,介紹氫氣以及氫氣添加燃料的爆炸性預(yù)測(cè)相關(guān)研究。同時(shí),還介紹了對(duì)于鋰電池泄漏氣體爆炸相關(guān)研究進(jìn)展。

近年來,人工智能為燃燒、爆炸發(fā)展提供了新的研究范式,氫氧混合物爆炸極限在壓力-溫度空間下呈現(xiàn)出“Z”型的非單調(diào)特征,這也許是最能說明鏈?zhǔn)綑C(jī)理在爆炸中重要作用的現(xiàn)象之一。

北京理工大學(xué)博士生李健行在報(bào)告中提出一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)的新方法。具體算法包括邏輯回歸,決策樹,隨機(jī)森林,前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)。他們經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),在訓(xùn)練數(shù)據(jù)充足、超參數(shù)最優(yōu)的情況下,五種方法的預(yù)測(cè)精度均在88%以上。實(shí)現(xiàn)了對(duì)爆炸極限的快速、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。該方法進(jìn)一步可以推廣應(yīng)用于更復(fù)雜碳?xì)淙剂媳ㄌ匦缘念A(yù)測(cè)。此外,他們基于高精度計(jì)算分析了氫氧混合物在二維爆轟傳播過程中非均勻濃度梯度的影響。發(fā)現(xiàn)隨著非均勻性和濃度梯度擾動(dòng)的增加,爆轟由一開始的相對(duì)穩(wěn)定和多頭爆轟模式轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定,單頭爆轟,直至最后微爆轟的出現(xiàn)。

報(bào)告很多,就不一一例舉了。

怎么樣?論壇夠精彩吧?學(xué)術(shù)報(bào)告夠勁爆吧?你是不是也腦洞大開了呢?

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