粘性不可压缩流体形状优化的快速水平集和自适应方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11201153
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 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:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Researches on shape optimization of fluids have significance for natural sciences and engineering. This project is concerned with algorithm analysis and numerical simulation for shape optimization models in viscous imcompressible Newtonian and non-Newtonian fluids. We consider shape optimization problems for stationary and unstationary Navier-Stokes equations as states and the enery dissipation/tracking type of velocity as cost functionals. .Most existing level set algorithms are gradient type. Based on the improved level set approaches, shape Hessian and multigrids, we plan to design fast second-order algorithms of Newton type, present theoretical anlysis and show numerical examples in two and three dimensions. .Moreover, the analysis and application of adaptive methods for shape optimization of fluids are novel, interesting and challenging attempts. Under the framework of gradient/Newton methods, we will construct theoretically the dynamic a posteriori error estimators to locate the local domains where the fluid velocity influences the cost functional largely and optimize the shapes of these places. Meanwhile, we will seek a rule to decide whether the singular points appearing during the optimization process are real for the optimal shape or artificial.Finally, we will provide numerical examples to show the effectiveness of our adaptive algorithms.
流体形状优化的研究对科学和工程都有重要意义。本项目拟研究粘性不可压缩牛顿和非牛顿流体形状优化的快速水平集和自适应方法。我们考虑以定常和非定常Navier-Stokes方程为控制方程、以能量耗散型/速度追踪型为目标泛函的形状优化问题。.目前流体形状优化中已有的水平集算法大多是梯度型算法,牛顿型方法的研究还很少。我们基于改进的水平集方法、形状Hessian和多重网格,将设计二阶牛顿型快速算法,给出理论分析并计算二维、三维例子。.另外,自适应方法在流体形状优化中的分析与应用是新颖、有趣和具有挑战性的尝试。我们将在梯度法/牛顿法的框架下,理论上构造动态的后验误差估计指示子对目标泛函影响大的局部区域定位,并对这些地方进行优先优化形状。同时我们将找到准则来判断优化过程中产生的奇点是最优形状固有的还是虚假的。最后给出数值例子表明自适应算法的有效性。

结项摘要

本课题主要研究了流体形状优化的数值求解方法,包括水平集方法和自适应有限元方法。基于改进的水平集方法和形状导数计算式,我们为进一步推进形状优化的基础理论研究提供了新的数值方法。我们在梯度法框架下,采用自适应有限元方法计算状态方程和伴随状态方程。理论上构造动态的后验误差估计指示子,用于形状优化的梯度算法中。本课题的主要创新之处在于把水平集方法、自适应有限元方法与形状优化理论很好地结合起来,为进一步推进形状优化的基础理论研究提供了新的近似计算方法,也为其它形状优化问题的研究提供了新思路。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
一类奇异摄动初值问题的数值渐近解
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    应用数学与计算数学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭翼;朱升峰
  • 通讯作者:
    朱升峰
A convex relaxation method for computing exact global solutions for multiplicative noise removal
一种用于计算乘性噪声消除的精确全局解的凸松弛方法
  • DOI:
    10.1016/j.cam.2012.08.019
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Journal of Computational and Applied Mathematics
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Liu, Chunxiao;Zhu, Shengfeng
  • 通讯作者:
    Zhu, Shengfeng

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其他文献

其他文献

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形状和拓扑优化的高精度形状梯度数值方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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