中大新聞網(wǎng)訊（通訊員李琳）近日，國際先進材料協(xié)會（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)家榮譽獎?wù)拢↖AAM Young Scientist Medal），以表彰他在可降解生物纖維增強材料方面所做出的卓越貢獻。
姚清河教授獲評IAAM青年科學(xué)家獎?wù)?/p>
該獎?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、并作出重大貢獻的科學(xué)家和研究人員，獲獎人員經(jīng)專家提名、學(xué)術(shù)委員會評審、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屆世界先進材料大會上做了“A Novel IBM-SPH Method for Simulating Flexible Fiber Injection Molding with Biofiber Composites”的專題報告，介紹團隊在可降解生物纖維增強材料仿真上所作的開創(chuàng)性工作。
可降解的生物纖維增強材料是破解微塑料污染這一世界性難題的重要途徑。在國家重點研發(fā)計劃的支持下，姚清河教授團隊與日本理化研究所（RIKEN）的材料團隊展開合作。通過大規(guī)模計算和數(shù)據(jù)驅(qū)動方法，揭示生物纖維復(fù)合材料注塑成型過程中的動力耦合、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幾何形狀、溫度、壓力對聚合物熔體流動性質(zhì)的影響，團隊提出了可應(yīng)用于無網(wǎng)格算法的新型粘彈性模型。針對細長體弱彈性體（生物纖維）和非牛頓流體的動力學(xué)耦合，開發(fā)了一種基于移動最小二乘的浸沒邊界法，成功在光滑粒子流體動力學(xué)算法（SPH）中實現(xiàn)了低震蕩與高精度的細長體與薄壁結(jié)構(gòu)的雙向耦合仿真。解決了非牛頓流體和細長弱彈性體聯(lián)合仿真中的界面識別、動力耦合等難題（見上圖）。
面向數(shù)據(jù)驅(qū)動的大規(guī)模計算需求，團隊開發(fā)了一種利用校正迭代的預(yù)測解優(yōu)化算法，確保了計算精度，并將計算效率提升了數(shù)十倍（見上圖左）。針對實際工業(yè)生產(chǎn)的快速計算需求，在華為昇騰 Atlas200DK平臺上，通過混合精度算法（見上圖右）實現(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，并獲得多項發(fā)明專利授權(quán)。
文稿終審：張尚武
