Размышляя об этом, Чан Хаонань вдруг подумал, что имя Вэй Йонъмин кажется ему знакомым.
Он был абсолютно уверен, что это его первый контакт с Университетом Цинхуа после перерождения.
Значит, он должен был слышать это имя в прошлой жизни.
— Эксперименты с технологией литья требуют значительных финансовых затрат и времени, а как вы знаете, именно этого нам сейчас не хватает. Развитые страны, такие как США, Япония и Россия, уже много лет занимаются исследованиями титаноалюминиевых сплавов, и нам будет трудно догнать их традиционными методами за короткий срок. Мы практически зашли в тупик с методами разделения переменных, и в проектной группе возникли серьезные разногласия по поводу дальнейшего пути развития.
Кратко обрисовав текущую ситуацию и стоящие перед ними трудности, Вэй Йонъмин с надеждой посмотрел на Чан Хаонаня и спросил:
— Поэтому я пришел к вам, чтобы узнать, возможно ли с помощью современных технологий, подобно тому, как это делается в гидродинамике или механике деформируемого твердого тела, выполнить моделирование процесса литья на компьютере с помощью численных методов?
Несмотря на то, что он был всего лишь аспирантом, его рассуждения были четкими и логичными, что свидетельствовало о его глубоком участии в проекте, а не просто о выполнении вспомогательных функций.
Этот вопрос на мгновение поставил Чан Хаонаня в тупик.
На самом деле, это был не первый раз, когда он сталкивался с подобной проблемой.
Ранее, на торжественном собрании в Саньцзёмэне, Янь Чжэнчэн упоминал, что Рассветный завод планирует использовать мартенситно-стареющую сталь 1Cr16Ni2MoN для производства лопаток газовых турбин методом горячей ковки, но взаимодействие между деформацией материала, теплопередачей и эволюцией структуры в значительной степени ограничивает применение метода конечных элементов в процессах горячей ковки, где необходимо учитывать влияние микроструктуры.
А недавно, во время обсуждения радара «Морская звезда», Гуо Лин также упомянул, что одна из основных проблем, с которой столкнулось 14-е НИИ, — это структурная деформация большой антенной решетки с активной фазированной антенной под воздействием таких факторов окружающей среды, как солнечное излучение, ветер и соляной туман, что ухудшает характеристики излучения антенны и требует большей мощности для достижения той же выходной мощности.
— Да, но надежда есть, — кивнул Чан Хаонань. — Я разрабатываю метод полностью связанного решения, и если все пойдет хорошо, то…
Однако для этого требовалась серьезная теоретическая база, значительно превосходящая современный уровень.
Иногда в жизни возникают удивительные совпадения.
Если бы кто-то другой рассказывал ему о таких перспективах, он бы, вероятно, и внимания не обратил.
— Значит, мы можем продолжать попытки сократить цикл исследований с помощью численного анализа?
Раздельное рассмотрение этих физических полей без учета их взаимодействия приводит к тому, что результаты моделирования не соответствуют действительности.
— Традиционные методы разделения переменных, включая недавно разработанные методы косвенного связывания, могут обрабатывать только слабо связанные многофизические задачи. Сильно связанные задачи не могут быть разделены напрямую, поэтому продолжать попытки в этом направлении действительно не имеет смысла.
В традиционных методах расчета, при введении нелинейных условий, для достижения сходимости требуется многократная итерация между несколькими системами дифференциальных уравнений в частных производных. Однако, проблема литья включает в себя материальную нелинейность, геометрическую нелинейность и граничную нелинейность, что приводит к крайне низкой эффективности итераций. В результате время расчета может составлять месяцы или даже годы, не говоря уже о том, что конечный результат с большой вероятностью будет расходящимся.
— Чтобы хорошо выполнять работу, нужно сначала заточить инструменты. Хотя ожидание в течение полугода может привести к некоторой потере времени, в конечном итоге это окупится повышением эффективности, — с улыбкой кивнул Чан Хаонань.
В отличие от аэродинамического и структурного проектирования самолетов, где в основном учитываются механические воздействия, здесь задействовано больше физических полей, которые тесно взаимосвязаны. Существующие методы расчетного анализа не позволяют одновременно рассчитывать и оптимизировать такое количество физических величин.
Кроме того, увеличение входной мощности приводит к большему тепловыделению, что не только расходует ценную электроэнергию на корабле, но и вызывает температурный дрейф чувствительных к температуре приемопередающих модулей и источников питания антенной решетки. Это приводит к изменению тока возбуждения, выдаваемого приемопередающими модулями, что еще больше ухудшает характеристики излучения антенны.
Хотя эти проблемы кажутся совершенно разными и относятся к разным областям, все они сталкиваются с одной и той же трудностью.
Но все зависит от того, кто говорит.
Взгляд Вэй Йонъмина немного потускнел. Очевидно, он надеялся продолжить работу с использованием численных методов.
Кроме того, в его прошлой жизни FEMlab был переименован в COMSOL Multiphysics в 2005 году и официально вступил в область многофизического моделирования. Это временной промежуток в 8–10 лет, и теоретической базы уровня 3 должно быть достаточно.
Как ученый, занимавшийся проектами в прошлой жизни, Чан Хаонань выбрал вторую половину этого года в качестве временной точки отсчета, учитывая реальную ситуацию, с которой столкнулись Вэй Йонъмин и его коллеги.
Более того, инженерное программное обеспечение всегда требует сбора данных для итераций версий. Нельзя ожидать, что первая версия будет идеальной. Даже если на данном этапе удастся реализовать только базовую термомеханическую связь, это станет огромным подспорьем практически для всех отраслей.
Потому что это единственный возможный путь для технологического прорыва Китая.
Потратив некоторое время на подбор формулировок, Чан Хаонань дал осторожно оптимистичный ответ:
С точки зрения существующих технологий, это проблема не имеет решения.
— Конечно, или, скорее, в этом и заключается конечная цель моего исследования алгоритмов и теории управления.
Он все же решил не праздновать победу раньше времени.
Только что немного расстроенный Вэй Йонъмин внезапно оживился.
Например, подобные слова он произносил всего несколько дней назад перед тремя студентами Пекинского университета.
А теперь повторил их студенту из Университета Цинхуа.
Конечно, перед поездкой Вэй Йонъмин провел некоторую подготовительную работу.
— Но процесс литья не соответствует этому предположению…
Поэтому Чан Хаонань все это время хотел создать новое, комплексное программное обеспечение для многофизического моделирования.
Такое, которое можно было бы использовать для решения целой исследовательской задачи.
Судя по прошлому опыту, «промежуточные результаты», о которых говорил главный консультант, обычно оказывались далеко не промежуточными.
— Если все пойдет хорошо, то во второй половине года могут появиться некоторые промежуточные результаты.
Многофизическое моделирование, если свести его к математической задаче, — это решение систем дифференциальных уравнений в частных производных с очень высокой степенью нелинейности. Но поскольку в инженерной практике требуется только численное решение, а не аналитическое, общая сложность задачи должна быть приемлемой.
— Например, процесс литья, который вы упомянули, включает в себя взаимодействие жидкости и твердого тела. Только в предположении о малых деформациях это слабо связанная задача, поскольку литейная форма влияет на жидкость, но обратное влияние жидкости на форму можно пренебречь. Такие задачи можно решать раздельно.
Это также причина, по которой он так стремился повысить теоретический уровень системы до 3-го.
Научно-исследовательские проекты требуют представления промежуточных отчетов в конце года.
Если он отложит разработку этого программного обеспечения до следующего года, то проектная группа, скорее всего, под давлением сроков вернется к традиционным методам, чтобы иметь хоть что-то для отчета.
Эксперименты, конечно, необходимы, но эксперименты без теоретического руководства слишком дороги для современного Китая.
Обновлено: 07.04.2026