中大新聞網(wǎng)訊（通訊員李琳）近日，國際先進(jìn)材料協(xié)會(huì)（IAAM, International Association of Advanced Materials）為中山大學(xué)航空航天學(xué)院與集成電路學(xué)院雙聘教授姚清河頒發(fā)了青年科學(xué)家榮譽(yù)獎(jiǎng)?wù)拢↖AAM Young Scientist Medal），以表彰他在可降解生物纖維增強(qiáng)材料方面所做出的卓越貢獻(xiàn)。
姚清河教授獲評IAAM青年科學(xué)家獎(jiǎng)?wù)?/p>
該獎(jiǎng)?wù)骂C發(fā)對象是在材料科學(xué)、工程與技術(shù)領(lǐng)域從事研究工作10年以上、并作出重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家和研究人員，獲獎(jiǎng)人員經(jīng)專家提名、學(xué)術(shù)委員會(huì)評審、學(xué)術(shù)演講等環(huán)節(jié)遴選產(chǎn)生。
受IAAM邀請，姚清河教授在第60屆世界先進(jìn)材料大會(huì)上做了“A Novel IBM-SPH Method for Simulating Flexible Fiber Injection Molding with Biofiber Composites”的專題報(bào)告，介紹團(tuán)隊(duì)在可降解生物纖維增強(qiáng)材料仿真上所作的開創(chuàng)性工作。
可降解的生物纖維增強(qiáng)材料是破解微塑料污染這一世界性難題的重要途徑。在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持下，姚清河教授團(tuán)隊(duì)與日本理化研究所（RIKEN）的材料團(tuán)隊(duì)展開合作。通過大規(guī)模計(jì)算和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法，揭示生物纖維復(fù)合材料注塑成型過程中的動(dòng)力耦合、能量和物質(zhì)交換規(guī)律，優(yōu)化制造工藝的關(guān)鍵參數(shù)以提升力學(xué)性能、降低生產(chǎn)成本、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
IBM-SPH方法仿真不同剛度纖維在流體中的變形
為精確模擬在注塑成型時(shí)幾何形狀、溫度、壓力對聚合物熔體流動(dòng)性質(zhì)的影響，團(tuán)隊(duì)提出了可應(yīng)用于無網(wǎng)格算法的新型粘彈性模型。針對細(xì)長體弱彈性體（生物纖維）和非牛頓流體的動(dòng)力學(xué)耦合，開發(fā)了一種基于移動(dòng)最小二乘的浸沒邊界法，成功在光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)算法（SPH）中實(shí)現(xiàn)了低震蕩與高精度的細(xì)長體與薄壁結(jié)構(gòu)的雙向耦合仿真。解決了非牛頓流體和細(xì)長弱彈性體聯(lián)合仿真中的界面識(shí)別、動(dòng)力耦合等難題（見上圖）。
面向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的大規(guī)模計(jì)算需求，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種利用校正迭代的預(yù)測解優(yōu)化算法，確保了計(jì)算精度，并將計(jì)算效率提升了數(shù)十倍（見上圖左）。針對實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的快速計(jì)算需求，在華為昇騰 Atlas200DK平臺(tái)上，通過混合精度算法（見上圖右）實(shí)現(xiàn)了快速CFD流體模擬，為閉環(huán)優(yōu)化工藝流程提供了有力支撐。相關(guān)系列成果已發(fā)表在JFM、CPM等國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊上，并獲得多項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)。
文稿終審：張尚武
