基于分数阶微积分理论的粘弹性本构模型参数反演及应用

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
11472161
项目类别：
面上项目
资助金额：
85.0万
负责人：
蒋晓芸
依托单位：
山东大学
学科分类：
A0905.多相流、渗流与非牛顿流体力学
结题年份：
2018
批准年份：
2014
项目状态：
已结题
起止时间：
2015-01-01 至2018-12-31

项目参与者：
刘甲国；续焕英；刘君义；陈善镇；于波；范文萍；庄峤；刘建龙；
关键词：
分数阶本构模型分数阶微积分数值模拟参数反演粘弹性流体

项目摘要

The fractional viscoelastic constitutive modes have tremendous applications in science and technology. Modelling and solving for direct problem of the fractional viscoelastic constitutive mode have received great attention recently. However, identification of parameters on fractional viscoelastic constitutive model is still in early stages. This research plan devotes to developing numerical simulation technologies for direct and inverse problems of complex viscoelastic constitutive modes based on the fractional calculus theory and theory of rheology. It is planned to develop the inversion algorithm of Levenberg-Marquardt least-squares using discrete format of fractional derivative and to study the parametric inversion problem of generalized viscoelastic liquid flow caused by oscillatory plate.Based on Bayesian theory, a multi-variables inverse method to estimate the parameters of fractional viscoelastic model will be designed. The validity of constitutive parameters of fractional viscoelastic model will be achieved and the influence of different parameters on the viscoelastic fluid flow characteristics will be discussed in order to establish a new methodology for solving inverse problems of fractional viscoelastic model.

分数阶粘弹性本构模型具有明确的应用背景，其模型的建立及正问题求解是近年来国际上学术界的一个热点问题，已有许多成熟的结果，然而，对于分数阶粘弹性本构模型参数反演问题的研究才处于起步阶段，本项目的研究是借助分数阶微积分、流变学等理论发展分数阶粘弹性本构模型正逆问题的数值模拟技术。拟发展基于分数阶导数离散格式的修正的Levenberg-Marquardt最小二乘反演算法并研究分数阶粘弹性液体由于平板振荡引起的流动的参数反演问题；发展利用贝叶斯方法进行分数阶粘弹性模型参数估计的多宗量反演方法，并验证计算结果的合理性；结合相应实验数据,通过反演方法来确定粘弹性本构模型中未知的分数阶导数阶数和其它本构参数，实现对分数阶粘弹性模型的本构参数的识别并讨论不同参数对于粘弹性流体复杂流动特性的影响，从而建立起一套新的求解分数阶粘弹性本构模型反问题的方法体系。

结项摘要

本项借助分数阶微积分、流变学等理论发展了分数阶粘弹性本构模型正逆问题的数值模拟技术，发展基于分数阶导数离散格式的Levenberg-Marquardt 最小二乘反演算.法并研究分数阶粘弹性液体由于平板振荡引起的流动的参数反演问题；发展利用贝叶斯方法进行分数阶粘弹性模型参数估计的多宗量反演方法，并验证计算结果的合理性；.实现了对分数阶粘弹性模型的本构参数的识别并讨论不同参数对于粘弹性流体复杂流动特性的影响，从而建立起一套新的求解分数阶粘弹性本构模型参数估计的方法体.系。. 本项目在资助第四年已在国内外发表SCI论文17篇，（上述论文均标明了基金资助），获山东省自然科学二等奖一项，在2015年项目资助4人参加2015国际工业及应用数学大会，2016年资助4人参加流体力学大会，获第九届流体力学大会获青年优秀论文奖一项，2017年资助4人参加了力学大会，2018年资助4人参加流体力学大会,邀请国外学者两名来校讲学。