多尺度自适应方法的研究和应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11171305
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    46.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0504.微分方程数值解
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2011
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

多尺度方法是当前固体力学、材料科学、计算数学等多个研究领域的交叉前沿课题。本项目主要研究多尺度自适应方法在材料裂纹中的算法设计和数值实现。该方法的特点是:首先,利用异质多尺度方法的区域分治、质量动量能量守恒、允许不同尺度时间步长的特点,统一有效地结合h-和r-自适应方法;其次,采用基于Monge-Ampere方程的r-自适应方法,该方法可以有效处理非凸区域,并能较好地保持网格几何结构,避免以往由于网格过度变形无法计算的情况;最后,借鉴多尺度模型中的区域分割思想,对区域再次进行区域分割简化模型问题,使多尺度自适应方法在一些复杂问题的计算中发挥出灵活、高效的优势。我们将结合目前断裂力学领域所关心的裂纹传播问题和燃烧科学中所关注的火焰传播模型,深入研究多尺度自适应方法的算法设计和实现方式。

结项摘要

多尺度和自适应方法是当前固体力学、材料科学、计算数学等多个研究领域的交叉前沿课题。本项目实施以来,项目组成员围绕断裂力学领域所关心的裂纹传播问题和燃烧科学中所关注的火焰传播问题开展密切的合作研究,研究工作涉及计算建模、理论分析、算法实现,模拟验证等相关内容。通过分工和合作,我们解决了研究计划里多尺度建模和自适应方法在上述两个问题应用中的一些重要问题,同时也探索了在研究建模、理论及计算中所遇到的新问题和新困难。经过四年的努力,我们项目组取得了一定的重要研究成果,主要为:对于非固定奇性问题,我们提出了将h-自适应和r-自适应方法结合的新自适应方法,可充分抓住奇异点处的信息,提高计算精度。我们将结果拓广至二维的情况;另一方面,我们研究了基于移动边界和区域分解思想的自适应方法,在每个小区间上用自适应方法求解;宏观或者微观尺度下,经常需要保持某些重要的物理守恒性,我们提出了一种自适应的有限体积方法。不同网格间的解是基于几何守恒的插值得到的,而且对于空间再解大大降低了计算工作量;我们进一步研究发现材料的裂缝或者裂纹最终都会涉及到特征值问题。针对特征值优化问题,提出了一种贪婪算法,虽然该算法只是局部算法,无法保证求得全局最优解,但是收敛速度很快。而且给出了有限元的误差分析和自适应加密的数值算法;在分子模型和模拟中,Irving-Kirkwood体系起到了非常重要的作用。在这个体系中可以根据微粒的位置和动能来计算某些连续介质力学物理量。因此,与其他近似方法相比,Irving-Kirkwood体系更加系统,它的推导不需要特殊的分子结构。但在实际执行中 ,Irving-Kirkwood体系只包含了空间平均。为此,我们提出了时间和空间同时平均的Irving-Kirkwood体系,包含和拓广了Hardy的工作。特别是对于一般的核函数,我们得到了全新的结果;等等一系列重要研究成果。部分成果已经在国际重要刊物如The Journal of Chemical Physics,Numerische Mathematik上发表。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
An adaptive moving finite volume scheme for modeling flood inundation over dry and complex topography
用于模拟干燥复杂地形洪水淹没的自适应移动有限体积方案
  • DOI:
    10.1002/wrcr.20179
  • 发表时间:
    2013-04
  • 期刊:
    Water Resources Research
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Zhou, Feng;Chen, Guoxian;Huang, Yuefei;Yang, Jerry Zhijian;Feng, Hui
  • 通讯作者:
    Feng, Hui
General image denoising framework based on compressive sensing theory
基于压缩感知理论的通用图像去噪框架
  • DOI:
    10.1016/j.cag.2013.11.011
  • 发表时间:
    2014-02-01
  • 期刊:
    COMPUTERS & GRAPHICS-UK
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Jin, Jianqiu;Yang, Bailing;Wang, Xun
  • 通讯作者:
    Wang, Xun
无界区域上带移动热源的反应扩散方程的移动网格方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    高校应用数学学报A辑(中文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    祝汉灿;梁克维
  • 通讯作者:
    梁克维
Mean Field Theory of Diblock Copolymer on Curved Manifolds
弯曲流形上二嵌段共聚物的平均场理论
  • DOI:
    10.1002/masy.201400040
  • 发表时间:
    2014-12
  • 期刊:
    Macromolecular Symposia
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李大明;梁克维;Thomas Gruhn
  • 通讯作者:
    Thomas Gruhn
A numerical investigation of blow-up in the moving heat source problems in two-dimensions
二维移动热源问题中爆破的数值研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    WSEAS Transactions on Mathematics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhu, Hancan;Liang, Kewei
  • 通讯作者:
    Liang, Kewei

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其他文献

带损伤弹性反问题的数值分析
  • DOI:
    10.13299/j.cnki.amjcu.001950
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    高校应用数学学报A辑(中文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑聪;程晓良;梁克维
  • 通讯作者:
    梁克维
低分辨率医学图像的多图谱分割方法
  • DOI:
    10.13299/j.cnki.amjcu.001990
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    高校应用数学学报A辑(中文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺光华;祝汉灿;梁克维
  • 通讯作者:
    梁克维

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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