报告人：许爱国（北京应用物理与计算数学研究所）

邀请人：施保昌

报告时间：2021年9月22日（星期三）9:00-11:00

报告地点：腾讯会议ID:566 972 139

报告题目：高压下传热传质的流体动理学建模

报告摘要：压强与能量密度，量纲相同。高压物理与高能量密度物理在研究内容上有诸多交叠。在高压下，随着材料强度效应减弱，介质表现出流体行为。随着关注尺度的减小，平均分子间距越来越不再是可以忽略的小量；随着关注流动或反应模式的加快，热力学弛豫时间越来越不再是可以忽略的小量，越来越不能再假设在流动或反应的每一步系统均已恢复到热力学平衡态附近。因而，基于连续介质假设、只考虑一阶非平衡效应的Navier-Stokes（NS）描述在合理性与物理功能方面均遇到了挑战。实际上，上述挑战不仅存在于微流控领域，而是具有相当的普遍性，例如高空稀薄流动、宏观流动内的小尺度结构和快模式描述遇到的非平衡效应问题也属同一类。同时，我们所关心的流动行为，往往又发生在分子动力学（MD）模拟所无法企及的时空尺度上。这些“介尺度”两难行为的建模与机理研究是当前“介科学”研究的核心内容。

本报告从物理学角度思考各种不同尺度、不同粗粒化程度物理建模之间的区别与互补，介绍我们课题组近年来在DBM(Discrete Boltzmann Modeling/Model/Method)“介尺度”建模与模拟方面的研究进展。从数学建模角度来看， DBM建模与传统流体建模的典型差异就是使用离散Boltzmann方程取代原来的Navier-Stokes(NS)方程。但从物理建模角度来看，这一取代是有“增益”的。DBM的研究思路是：将复杂问题进行分解，选取一个视角，研究系统的一组动理学性质，因而要求描述这组性质的动理学矩在模型简化中保值；以该组动理学矩的独立分量为基，构建相空间，使用该相空间和其子空间来描述系统的非平衡行为特征；研究视角和建模精度随着研究推进而调整。DBM提供的物理信息量介于宏观连续描述和微观分子动力学之间。相对于宏观描述，DBM从一个更宽的视角来观测系统；DBM中非守恒矩描述的必要性和收益均随着非平衡程度增高而增加。

研究表明，这些特征更加丰富但以前知之甚少的非平衡行为蕴含着大量待开发的物理功能。

报告人简介：许爱国，北京应用物理与计算数学研究所研究员；北京大学工学院兼职教授；中国工程物理研究院物理力学专家组成员，博士生导师；中国交叉科学学会常务理事；全国统计物理与复杂系统会议学术委员会委员；中国力学大会2017、2019学术委员会委员；第十二届全国爆炸力学会议组织委员会委员；《计算物理》编委；《中国科学：物理   力学 天文学》2017年“多尺度复杂系统物理建模与模拟”专辑客座编辑。1998年6月于中国工程物理研究院研究生院获博士学位，导师为陈式刚院士；1998年7月- 2006年4月，先后工作于北京师范大学物理系、韩国首尔大学物理系、意大利巴里大学物理系、日本京都大学物理系。目前主要研究方向为：复杂介质（固体、流体）动态响应过程中的微细观结构与非平衡行为研究。主要建模与模拟工具包括DBM、LBM、物质点、位错动力学、分子动力学等。主持、参与完成国家自然科学基金、中国工程物理研究院发展基金、国防科技重点实验室基金等课题20余项；参与撰写专著（《Kinetic Theory》和《Molecular Interactions》）二本；专著《复杂介质动理学》已经作为中国工程物理研究院科技丛书之一立项；在Soft Matter, Combustion and Flame， Physics   of Fluids, Physical Review, Powder Technology等权威期刊发表论文100多篇；多次在国际会议做邀请报告或主旨报告。