報(bào)告時(shí)間：9月13日15:00-15:45
報(bào)告地點(diǎn)：仰儀北樓222
報(bào)告人：許愛(ài)國(guó)教授 北京應(yīng)用物理與計(jì)算數(shù)學(xué)研究所研究員；北京大學(xué)工學(xué)院兼職教授；中國(guó)工程物理研究院力學(xué)與工程學(xué)科物理力學(xué)專(zhuān)家組成員，博士生導(dǎo)師；南京理工大學(xué)兼職博士生導(dǎo)師；中國(guó)交叉科學(xué)學(xué)會(huì)常務(wù)理事；鄧稼先創(chuàng)新研究中心學(xué)術(shù)委員會(huì)委員；全國(guó)統(tǒng)計(jì)物理與復(fù)雜系統(tǒng)會(huì)議學(xué)術(shù)委員會(huì)委員；中國(guó)力學(xué)大會(huì)2017學(xué)術(shù)委員會(huì)委員；《中國(guó)科學(xué)：物理 力學(xué) 天文學(xué)》“多尺度復(fù)雜系統(tǒng)物理建模與模擬”專(zhuān)輯客座編輯。1998年6月于中國(guó)工程物理研究院研究生院獲博士學(xué)位，導(dǎo)師為陳式剛院士；1998年7月- 2006年4月，先后工作于北京師范大學(xué)、韓國(guó)首爾大學(xué)、意大利巴里大學(xué)、日本京都大學(xué)。目前主要研究方向?yàn)椋簭?fù)雜介質(zhì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程中的微細(xì)觀結(jié)構(gòu)與非平衡行為研究。主要建模與模擬工具包括DBM、LBM、物質(zhì)點(diǎn)、位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)、分子動(dòng)力學(xué)等。
摘要： 物理建模與算法設(shè)計(jì)是數(shù)值實(shí)驗(yàn)研究中缺一不可的兩個(gè)環(huán)節(jié)。物理建模層面的誤差是無(wú)法通過(guò)算法精度提高來(lái)彌補(bǔ)的。本報(bào)告從物理學(xué)角度思考各種不同尺度、不同粗粒化程度物理建模之間的區(qū)別與互補(bǔ)。宏觀流動(dòng)層面的非平衡(HNE, Hydrodynamic Non-Equilibrium) 通常使用對(duì)應(yīng)質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒的流體動(dòng)力學(xué)方程組(Hydrodynamic equations)來(lái)描述。流體動(dòng)力學(xué)模型的物理精度在很大程度上取決于本構(gòu)關(guān)系的合理程度。非線性本構(gòu)關(guān)系動(dòng)理學(xué)機(jī)理的理解要求研究與宏觀流動(dòng)關(guān)系最密切的熱動(dòng)非平衡(TNE, Thermodynamic Non-Equilibrium)行為。
（1）從數(shù)學(xué)建模角度來(lái)看，離散Boltzmann模型(DBM, Discrete Boltzmann Model)與傳統(tǒng)流體模型的典型差異就是使用離散Boltzmann方程取代原來(lái)的Navier-Stokes(NS)方程；但從物理建模角度來(lái)看，這一取代是有“增益”的：一個(gè)DBM相當(dāng)于一個(gè)連續(xù)流體模型外加一個(gè)相關(guān)熱動(dòng)非平衡行為的粗粒化模型；該連續(xù)流體模型可以是也可以超越NS。
（2）在非平衡復(fù)雜流動(dòng)過(guò)程描述方面，DBM具有一定程度的跨尺度自適應(yīng)性；在編程方面，DBM比連續(xù)介質(zhì)模型的離散求解要方便。
（3）通過(guò)DBM，可以方便地研究復(fù)雜流動(dòng)過(guò)程中引起熵增的主要機(jī)制及其相對(duì)重要性。
（4）DBM所提供的非平衡行為特征已經(jīng)用于目標(biāo)區(qū)域真實(shí)分布函數(shù)主要特征的恢復(fù)、系統(tǒng)內(nèi)各種不同界面的物理甄別與追蹤技術(shù)設(shè)計(jì)、相變動(dòng)理學(xué)過(guò)程中劃分“亞穩(wěn)相分解”和“相疇融合增長(zhǎng)”兩個(gè)階段的物理判據(jù)，用于區(qū)別普通流體與等離子體中的激波，協(xié)助理解流體界面不穩(wěn)定性中的各類(lèi)關(guān)聯(lián)與可壓效應(yīng)，等等。
（5）除了更準(zhǔn)確地刻畫(huà)復(fù)雜流動(dòng)過(guò)程中的非平衡行為特征，DBM所獲認(rèn)識(shí)可以直接推動(dòng)相應(yīng)物理系統(tǒng)宏觀模型的改進(jìn)。
計(jì)測(cè)學(xué)院
2017年9月11日
