Non-local Kinetic Collisional Transport: Analysis and Numerical Methods

非局部动力学碰撞传输:分析和数值方法

基本信息

  • 批准号:
    1715515
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-09-01 至 2020-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The overall objective of this research is to develop accurate mathematical modeling and methods of numerical simulation for an array of diverse natural and engineering processes of fundamental scientific interest, such as evolution of plasmas in fusion devices, dynamics of very cold gases in the intermediate transition to form Bose-Einstein condensates,  hot-electron transport in semiconductor devices, design of nanostructures for the solar generation of hydrogen, dynamics of reacting molecular mixtures associated to aerospace dynamics of re-entry problems. All these phenomena are unified by the underlying structure of their mathematical description that involves "particles" interactions of different kinds. A study of these mathematical structures is the principal subject of this project. Modelling and simulation will be based on data obtained by accurate crystallographic calculations, taking into account atomistic corrections, the presence of rough media, etc. Same of the techniques that we will develop are pertinent to exciting new applications in biological and social sciences. They include modeling of self-organized flows in "particle" swarms like birds or fish, emerging consensus in population dynamics, multi-agent information transfer and social information dynamics in internet, to name a few. Research goals of the project comprise a broad program in the development of analytical and numerical tools associated with statistical transport equations at the core of applied mathematics in probability, statistics applied to chemistry, physics and to an extent, to social dynamics as well. They concern the modeling of complex interactions systems yielding kinetic frameworks associated to Markovian processes of birth-death dynamics. Such statistical approaches lead to nonlinear integro-differential systems of equations of collisional classical or quantum Boltzmann or Smoluchowski type. Many of these models appear in the collisional theory of semi-classical transport for short- and long-range particle interactions models that describing self-consistent phenomena at nano and mesoscales.  New tools from nonlinear analysis as well as new computational strategies will be developed to address long-time behavior, stability and decay rates to stationary modes, as well as qualitative behavior of numerical solutions and optimal computational strategies.
这项研究的总体目标是为一系列具有基本科学意义的各种自然和工程过程开发精确的数学建模和数值模拟方法,例如聚变装置中等离子体的演化,中间过渡中形成玻色-爱因斯坦凝聚体的非常冷的气体的动力学,半导体器件中的热电子输运,设计太阳能产生氢气的纳米结构,与重返大气层问题的航空航天动力学有关的分子混合物反应动力学。所有这些现象都是由它们的数学描述的基本结构统一起来的,这种数学描述涉及不同种类的“粒子”相互作用。对这些数学结构的研究是本项目的主要课题。建模和模拟将基于通过精确的晶体学计算获得的数据,同时考虑到原子校正,粗糙介质的存在等,我们将开发的技术与生物和社会科学中令人兴奋的新应用有关。它们包括“粒子”群(如鸟类或鱼类)中自组织流的建模,人口动力学中的新兴共识,多代理信息传输和互联网中的社会信息动力学,仅举几例。该项目的研究目标包括一个广泛的计划,在概率应用数学的核心,应用于化学,物理学的统计学,并在一定程度上,社会动力学以及与统计运输方程相关的分析和数值工具的开发。它们涉及复杂的相互作用系统的建模,产生与马尔可夫过程的生灭动力学相关的动力学框架。这样的统计方法导致碰撞经典或量子玻尔兹曼或Smoluchowski型方程的非线性积分微分系统。这些模型中的许多出现在描述纳米和介观尺度自洽现象的短程和长程粒子相互作用模型的半经典输运碰撞理论中。来自非线性分析的新工具以及新的计算策略将被开发来解决稳态模式的长时间行为、稳定性和衰减率,以及数值解和最优计算策略的定性行为。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Convergence and Error Estimates for the Lagrangian-Based Conservative Spectral Method for Boltzmann Equations
  • DOI:
    10.1137/18m1173332
  • 发表时间:
    2016-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    R. Alonso;I. Gamba;S. H. Tharkabhushanam
  • 通讯作者:
    R. Alonso;I. Gamba;S. H. Tharkabhushanam
Galerkin methods for Boltzmann–Poisson transport with reflection conditions on rough boundaries
粗糙边界反射条件下玻尔兹曼-泊松输运的 Galerkin 方法
  • DOI:
    10.1016/j.jcp.2018.02.041
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Morales Escalante, José A.;Gamba, Irene M.
  • 通讯作者:
    Gamba, Irene M.
On the Rate of Relaxation for the Landau Kinetic Equation and Related Models
朗道动力学方程及相关模型的弛豫率研究
  • DOI:
    10.1007/s10955-017-1814-y
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Bobylev, Alexander;Gamba, Irene M.;Zhang, Chenglong
  • 通讯作者:
    Zhang, Chenglong
A FAST SPECTRAL METHOD FOR THE BOLTZMANN COLLISION OPERATOR WITH GENERAL COLLISION KERNELS
  • DOI:
    10.1137/16m1096001
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Gamba, Irene M.;Haack, Jeffrey R.;Hu, Jingwei
  • 通讯作者:
    Hu, Jingwei
Global Weak Solutions to Compressible Navier–Stokes–Vlasov–Boltzmann Systems for Spray Dynamics
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Irene Gamba其他文献

DSMC versus WENO-BTE: A double gate MOSFET example
  • DOI:
    10.1007/s10825-006-0035-4
  • 发表时间:
    2006-12-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.500
  • 作者:
    Maria José Cáceres;José Antonio Carrillo;Irene Gamba;Armando Majorana;Chi-Wang Shu
  • 通讯作者:
    Chi-Wang Shu

Irene Gamba的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Irene Gamba', 18)}}的其他基金

Collisional Kinetic Transport: Analysis and Numerical Methods
碰撞动力学输运:分析和数值方法
  • 批准号:
    2009736
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Pan-American Conference on Differential Equations and Non-linear Analysis
泛美微分方程和非线性分析会议
  • 批准号:
    1446125
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Standard Grant
The Kinetics of Interacting Particle Systems: Theory and Numerical Methods
相互作用粒子系统的动力学:理论和数值方法
  • 批准号:
    1413064
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: RNMS: Kinetic Description of Emerging Challenges in Multiscale Problems of Natural Sciences
合作研究:RNMS:自然科学多尺度问题中新挑战的动力学描述
  • 批准号:
    1107465
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Accurate high performance computing for nonlinear collisional kinetic theory
非线性碰撞动力学理论的精确高性能计算
  • 批准号:
    1217154
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Kinetic transport and dynamics in complex interacting systems: analysis and simulations
复杂相互作用系统中的动能传输和动力学:分析和模拟
  • 批准号:
    1109625
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Standard Grant
FRG: Collaborative Research: Kinetic Description of Multiscale Phenomena: Modeling, Theory and Computation
FRG:协作研究:多尺度现象的动力学描述:建模、理论和计算
  • 批准号:
    0757450
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Statistical transport of complex particle systems
复杂粒子系统的统计传输
  • 批准号:
    0807712
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Standard Grant
EMSW21-RTG - Program in Applied and Computational Analysis
EMSW21-RTG - 应用和计算分析程序
  • 批准号:
    0636586
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Non-Equilibrium Problems in Collisional Kinetic and Quantum Theory
碰撞动力学和量子理论中的非平衡问题
  • 批准号:
    0507038
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

具有粘性逆Lax-Wendroff边界处理和紧凑WENO限制器的自适应网格local discontinuous Galerkin方法
  • 批准号:
    11872210
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
miRNA-140调控软骨Local RAS对骨关节炎中骨-软骨复合单元血管增生和交互作用影响的研究
  • 批准号:
    81601936
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    17.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
药学统计学在中药代谢组学中生物标记物识别的研究
  • 批准号:
    81303315
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
图的Ramsey理论研究中的构造性方法
  • 批准号:
    11361008
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    40.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
铁磁、半金属-超导异质结中电子输运的理论研究
  • 批准号:
    60971053
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
边染色图中的异色子图问题
  • 批准号:
    10901035
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    16.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
新型低碳马氏体高强钢在不同低温下解理断裂物理模型的研究
  • 批准号:
    50671047
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Collaborative Research: Travel Supplement for Frontera's "Multi-scale, MHD-Kinetic Modeling of the Solar Wind and its Interaction with the Local Interstellar Medium"
合作研究:Frontera 的“太阳风的多尺度、MHD 动力学模型及其与当地星际介质的相互作用”的旅行补充材料
  • 批准号:
    2031661
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Travel Supplement for Frontera's "Multi-scale, MHD-Kinetic Modeling of the Solar Wind and its Interaction with the Local Interstellar Medium"
合作研究:Frontera 的“太阳风的多尺度、MHD 动力学模型及其与当地星际介质的相互作用”的旅行补充材料
  • 批准号:
    2031611
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Long-time behaviour for kinetic models of clustering and non-local diffusion equations
聚类和非局部扩散方程动力学模型的长期行为
  • 批准号:
    396845724
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Research Fellowships
Modeling Physical Processes in the Solar Wind and Local Interstellar Medium with Multi-Scale Fluid-Kinetic Simulation Suite
使用多尺度流体动力学仿真套件对太阳风和当地星际介质中的物理过程进行建模
  • 批准号:
    1811176
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Modeling Physical Processes in the Solar Wind and Local Interstellar Medium with a Multi-Scale Fluid-Kinetic Simulation Suite
使用多尺度流体动力学模拟套件对太阳风和当地星际介质中的物理过程进行建模
  • 批准号:
    1615206
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Kinetic analyses of the local viscosity of the hydration layer of actomyosin at work studied by frequency-domain fluorescence polarization
通过频域荧光偏振研究肌动球蛋白水合层工作时局部粘度的动力学分析
  • 批准号:
    24570178
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Investigation of kinetic change and gene expression of yeast cells in local nanosecond pulsed electric field
局部纳秒脉冲电场中酵母细胞的动力学变化和基因表达研究
  • 批准号:
    23656202
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
STRUCTURAL, KINETIC, AND CELLULAR MAPPING OF THE NAT+ CH
NAT CH 的结构、动力学和细胞图谱
  • 批准号:
    3409347
  • 财政年份:
    1986
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
STRUCTURAL, KINETIC, AND CELLULAR MAPPING OF THE NAT+ CH
NAT CH 的结构、动力学和细胞图谱
  • 批准号:
    3409344
  • 财政年份:
    1986
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
STRUCTURAL, KINETIC, AND CELLULAR MAPPING OF THE NAT+ CH
NAT CH 的结构、动力学和细胞图谱
  • 批准号:
    3409345
  • 财政年份:
    1986
  • 资助金额:
    $ 31万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了