研究方向
研究方向

力学学科基于力学基础理论研究,以力学应用中的方法和技术研究为重点,面向土木工程、机械工程、能源领域、航空航天工程等相关应用研究领域,解决其中的重大理论与应用问题,系统开展应用基础理论和关键工程技术研究。目前已形成了重大工程灾变微纳米力学磁流体自发电非牛顿流体的传导以及航天器协同机动等五个主要研究方向:

一、重大工程灾变中的关键力学问题

以国家重大工程安全的重大需求与解决重大工程灾变问题问目标,针对长大桥梁和大型建筑(包括超高建筑、大型空间建筑、城市大型地下建筑)等重大工程,采用理论分析、模型试验、现场实测和数值模拟等研究手段,发挥工程科学与材料科学、地球科学、数理科学和信息科学等多学科交叉创新的优势,研究重大工程的损伤破坏演化过程,揭示重大工程的损伤机理和破坏倒塌机制,建立重大工程动力灾变模拟系统,实现对重大工程的动力灾变过程从简单效应分析到多效应耦合的全过程分析的重点跨越和理论升华,为我国安全建设和运营提供科学支撑。

二、微纳米结构多场耦合中的关键力学问题

开展了微纳米尺度下结构的力电耦合多尺度理论研究。建立了宏观-细观-微观多尺度的理论模型并建立其表征法则,研究微结构下力学和电学特性与宏观尺度的区别和联系,为微纳米结构的广泛应用奠定坚实的理论和评价体系。

三、磁流体自激发电现象中的关键力学问题

主要研究磁流体自激发电现象、磁重联现象和流体动力学问题。发现了边界条件对磁流体自激发电现象的影响规律,对法国VKS磁流体自激发电实验的成功起到了关键作用;提出了换热器多目标优化设计方法;建立了和传统的传热控制方程相容的传热变分原理;完善了扩展不可逆热力学理论;基于玻尔兹曼方程推出了微纳尺度传热中热通量满足的滑移边界条件;建立了微纳尺度导热的热共振现象发生的条件。

四、非牛顿流体在多孔介质中传导中的关键力学问题

发展了粘弹性流体的新型本构模型和相关求解方法,系统描述了非牛顿流体在多孔介质内的热对流稳定性问题。

五、航天器远程快速协同机动最优控制中的关键力学问题

近年来,我国政府相继提出了载人登月、深空探测、重型运载火箭等宏伟目标。之后,我国发射太空实验室、载人和货运太空船、月球探测卫星、完善北斗系统、突破和掌握太空人驻留时间、太空维生系统及推进燃料补给等太空站关键技术等,为兴建太空站进行技术准备。轨道机动、交会对接是空间操作最主要的工作。因此,本团队所研究内容为国家在未来航天时代亟待解决的关键性技术。未来几年规划如下:

1.将致力于复杂情形下的轨道机动理论的建立、机动过程的最优控制,如远程协同交会、卫星编队、太空碎片清理。

2.将致力于人工智能算法的研究,这是目前优化仿真计算中亟待解决的问题,改进智能算法、组合智能算法、算法结果的再修正都是我们的研究方向。

3.将致力研究可实现空间操作过程,如特定方向快速轨道机动命题、卫星在指定轨道的集结编队问题。

 


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