周期结构瞬态热传导问题的高性能算法研究

批准号:
11972107
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
高强
依托单位:
学科分类:
计算固体力学
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
高强
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中文摘要
利用周期结构设计具有优异散热、隔热性能的人工材料是近年来备受关注的一个前沿热点。由于周期结构的材料参数在空间频繁变化,因此其瞬态热传导的数值积分问题极具挑战性。本项目拟以周期结构瞬态热传导问题为背景,开展高性能数值积分方法研究。基于瞬态热传导问题的物理特性和结构的对称性,研究一般周期结构、单胞具有对称性周期结构瞬态热传导问题的高效率、高精度数值算法。建立含非线性缺陷和辐射边界条件周期结构瞬态热传导问题的拟叠加原理,在一个积分时间步长内将含非线性缺陷和辐射边界条件周期结构解耦为小规模非线性结构和一个大规模完美线性周期结构,从而避免求解大规模非线性瞬态热传导问题,建立含非线性缺陷和辐射边界条件周期结构的有效分析手段。项目成果不仅可以推进计算力学理论与方法研究的前沿进展,也可为周期结构的散热、隔热性能设计提供重要技术支撑。
英文摘要
Based on the periodic structures, the design of artificial materials with excellent heat dissipation or thermal insulation properties is a hot topic. The numerical integration of transient heat conduction for the periodic structures is actually very challenging due to the periodic changes of material parameters in the space domain. In this project, we intend to investigate the high-performance numerical integration method for transient heat conduction in periodic structures. Based on the physical properties of the transient heat conduction problem and the symmetry of structure, a high-efficiency and high-accuracy numerical algorithm would be investigated for the transient heat conduction of the periodic structures with general unit cell and symmetric unit cell. Furthermore, this project aims to develop a quasi-superposition principle of transient heat conduction problems for periodic structures with nonlinear defects and radiation boundary conditions. Based on the quasi-superposition principle, within a time step, the entire structure with nonlinear can be decoupled into a small-scale nonlinear structure and a large-scale perfect periodic structure, which would avoid the problem of solving large-scale nonlinear transient heat conduction and realize the effective analysis of the periodic structure with nonlinear defects. The achievements of this project can not only prompt the cutting edge research of computational mechanics, but also provide strong technical support for the design of periodic structures with excellent heat dissipation or thermal insulation properties.
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专利列表
DOI:10.1115/1.4048469
发表时间:2020-12
期刊:Journal of Heat Transfer-transactions of The Asme
影响因子:--
作者:H. Cui;Q. Gao;Xiaolan Li;H. Ouyang
通讯作者:H. Cui;Q. Gao;Xiaolan Li;H. Ouyang
DOI:10.1108/hff-02-2022-0087
发表时间:2022-07
期刊:International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow
影响因子:--
作者:Chuanbao Nie;B. Fu;Q. Gao
通讯作者:Chuanbao Nie;B. Fu;Q. Gao
DOI:10.1080/10407790.2023.2266769
发表时间:2023-10
期刊:Numerical Heat Transfer, Part B: Fundamentals
影响因子:--
作者:C. Nie;B. W. Fu;Q. Gao
通讯作者:C. Nie;B. W. Fu;Q. Gao
DOI:10.2514/1.j063264
发表时间:2023-11
期刊:AIAA Journal
影响因子:2.5
作者:C. Nie;Kang Wang;Yuming Mao;Qiang Gao
通讯作者:C. Nie;Kang Wang;Yuming Mao;Qiang Gao
DOI:10.1115/1.4063398
发表时间:2023
期刊:Journal of Applied Mechanics
影响因子:--
作者:Qiong Wu;Long Chen;Qiang Gao
通讯作者:Qiang Gao
含边界和缺陷周期结构的基于群论和Woodbury公式的高效率数值积分方法
- 批准号:11572076
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:高强
- 依托单位:
哈密顿动力系统的高性能保结构数值方法研究
- 批准号:11272076
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:78.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:高强
- 依托单位:
分层各向异性晶体中波传播的辛分析理论与数值方法研究
- 批准号:10902020
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:高强
- 依托单位:
国内基金
海外基金
