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学校执行对台交流项目——“电磁场计算与计算流体力学合作研究”

时间:2017-09-21浏览:646

依托教育部直属高校对台教育交流项目,我校邀请台湾大学工程科学与海洋工程系教授、数学系与应用数学研究所兼职教授:许文翰,以及他的博士后研究生:高仕超、研究生:林纬皓,共3人来校访问。

高仕超和林纬皓访问时间为:6月18日到6月25日。许文翰教授的访问时间是:6月18日到7月7日。高仕超以前去过大连,林纬皓第一次来中国大陆。许教授的父亲为安徽灵璧人,多次来中国大陆,但来山东访问是第一次。

一、访问期间参加的学术活动

依据所申请的教育部对台教育交流项目的特点,除了访问我校外,还安排许老师访问中国海洋大学、青岛大学和山东大学(济南)。访问期间访问团做了四场报告,分别是:

(1)报告一。 6月21日,许文翰教授做了报告:“非交错网格上三维麦克斯韦方程数值模拟”(Three-dimensionalsimulation of Maxwell’s equations in non-staggered grids)。讲述了电磁波传播在科学计算和心血管模拟中的应用,介绍求解时域中三维麦克斯韦方程的一种求解方法及其在一些实际问题中的应用。利用计算出的人体对电磁波的吸收率,林纬皓展示了手机辐射电磁波对人体头部影响的动画。

高仕超报告的题目是:“在多GPUs平台上用有限元模拟不可压缩Navier-Stokes方程” (Simulation of theincompressible Navier-Stokes equations on GPUs using finite element method)。他讲述了求解不可压缩Navier-Stokes方程的有限元方法:为了规避动量方程中的对流不稳定现象, 把对流项的权重函数加一个限定条件,使得数值波数误差最小;为求解有限元产生的病态方程组, 使用正则化的方法来处理方程,然后使用一个高效的共轭迭代求解器得到近似解;当方程组的条件数增加时,使用预处理方法来提高收敛速度;为了提高有限元的运算效率, 代码在超算平台CPU/GPU上运算, 在此过程中, 还有其他优化策略用来提高运算效率。

这两个报告为我们的课题组(主要研究微分方程的数值解)在应用研究和数值方法的程序开发方面具有一定的指导意义,也为未来的合作研究指明了方向。

(2)报告二。6月22日,许文翰教授在青岛大学数学与统计学院报告了: “可积方程的高阶格式发展和研究” (High-order schemedevelopment for integrable equations)。讲述了可积方程的研究重要性,总结了可积方程在台湾大学科学计算与心血管模拟实验室(SCCS, ScientificComputing and Cardiovascular Simulation)的数值方法研究和应用,并以Camassa-Holm 方程为例,讲述了这类方程的数值方法和在数值模拟中的挑战。报告后,与李刚、谷岩等老师和研究生进行了讨论和交流。

访问青岛大学数学与统计学院

(3)报告三。 6月23日,许文翰教授在中国海洋大学(崂山校区)数学科学学院,报告了“三维保体积的水平集方法和应用”(Three-dimensional volume-preservinglevel set method and its applications)。讲述了一种可以捕获不同密度和黏性的两种流体界面的水平集方法(level set method),给出了数值实验结果和在台湾大学科学计算与心血管实验室的应用。报告后,与数学科学学院院长谢树森教授、特聘教授梁栋等老师和研究生进行了进一步的交流和讨论。

许文瀚老师在海大作报告

(4)报告四。7月4日,许文翰教授在山东大学数学学院,做了题为:“科学计算与心血管模拟实验室中模型和模拟”(Modeling andsimulation studies in SCCS),介绍了台湾大学科学计算与心血管模拟实验室(ScientificComputing and Cardiovascular Simulation laboratory)的一些研究工作,介绍数学模型、数值方法和模拟结果,与山东大学数学学院副院长、科学计算与软件研究所所长芮洪兴教授及其课题组成员进行了交流和讨论。

(5)参加学术会议。在访问期间,适逢中国海洋大学鱼山校区举行计算数学与科学计算国际研讨会(TheInternational Workshop on Computational Mathematics and Scientific Computing,6月28日到7月2日)。会议期间,许教授和我们课题组的四位老师一起,每天去海洋大学参加会议。许老师没有做报告,但积极参加会议,与参会者进行了广泛交流。

(6)与理学院科学与工程计算团队开展了科研交流和讨论。

(7)与理学院计算数学系领导和部分老师进行了教育和科学研究的讨论。

由于时间安排紧张,原计划参观和访问我校石油工程学院、特别是海洋油气工程系和船舶与海洋工程系,没有完成。

二、访问期间的参观活动

在报告之余,项目联系人带许文翰教授、高仕超和林纬皓参观了青岛地区的崂山、栈桥、八大关、金沙滩,与唐岛湾南岸。在访问山东大学期间,与许教授一起参观了大明湖、趵突泉、黑虎泉公园,以及解放阁。许教授和学生都加深了对大陆的了解,深深感受到了大陆近十年的发展变化。

三、接待访问成果

许文翰教授具有丰富的海外学习经历和国际研究合作经验,担任台湾大学理论科学高等研究中心担任副主任、台湾工业与应用数学学会副主任、台湾大学量子科学与工程中心副主任台湾高性能计算中心的顾问等职务,曾担任台湾大学工程科学与海洋工程系的主任,研究领域(计算流体力学、计算物理、手术策划研究等)广泛,研究成果丰富,研究水平高,研究方法横跨工程科学和数学,爱好数学、并与计算数学界科学家交流广泛。与许教授及其他的学生接触和交流,感受到他们不仅科学研究能力比较强,而且具有比较高的人文素质,会说话、有礼貌,思想开放和自由,见识广,做人和做事有方法、经验丰富、水平高。因此,与台湾科技、教育界认识交流与合作,不仅可以促进专业的研究,提高科研和教学水平,而且可以促进我们的思想和文化,加深两岸人员的相互了解和感情。具体的成果如下:

1.以许老师及其研究生访问我校为导引,加深了相互了解,增加了感情,为我校与台湾大学未来多层次、多领域的交流与合作打下了良好的基础。

2.理学院科学与工程计算团队与许文翰教授初步达成了合作意向,将团队成员提出的求解麦克斯韦方程的一种新方法推广到一种应用问题中,即,模拟手机信号对人体会其他生物体影响,考虑模型问题的建立和求解。

3.许教授计划在台湾大学理论科学高等研究中心组织一个计算电磁学方面的会议,邀请我校教授参加。

   4.我校的工作条件和环境给许教授留下比较好的印象,许教授流露出今后继续短期访问我校、参与我校科研、教学等工作的愿望。