五教阶梯教室,阳光透过百叶窗在黑板上投下斑驳的光影。
陈辉正站在讲台前,粉笔灰沾在他的手腕上,嘴里念叨着:“……所以,索伯列夫空间W1,2(Ω)的关键是弱导数——它不要求函数本身可导,只要求存在一个L2函数作为其导数的弱极限。
比如,考虑一个分段光滑的温度场T(x),在界面x=0处有跳跃间断,但它的弱导数T/x仍然可以定义为两个光滑段的导数在界面处的跃变值……”
一辆问界停在五教外,任我行带着一行人浩浩荡荡的走下来。
王启明也跟了下来,“任老,陈辉正在上课,要不,大家先去会议室等等?”
现在他们还用着人家的超算中心呢,王启明对任老自然很是客气。
“上课?”
秃头小邓精神一振,“正好我也想听听陈教授的课。”
任我行点头,也有些感兴趣,于是对王启明说道,“王院长介意我们蹭一节课吗?”
“当然不介意。”
王启明笑着说道,“不过大家到时候还是注意些动静,不要影响到同学们上课。”
“待会儿大家都脱了皮鞋进去。”
任我行忽然想到之前听过的一个故事,冷幽默了一把。
同行的也都是同龄人,瞬间get到了任老的冷笑话,都跟着笑了起来。
不过他们穿的都是运动鞋,倒也不必真的脱了鞋。
于是,一行人谈笑着去往阶梯教室。
他们也遵守诺言,在靠近阶梯教室后,所有人都停下了交谈,悄无声息的走进教室,在后排空位上坐了下来。
陈辉正讲着,台下忽然有一位同学举手,“陈教授,那如果界面不是简单的分段点,而是复杂的曲面,比如晶体生长中的熔体-固体界面,这时候弱导数还适用吗?”
正如他第一节课说的那样,他鼓励大家随时发言,大家也已经习惯了这样的教学氛围。
“好问题!”
陈辉对这位同学竖起大拇指,才发现提问的竟然是个秃头中年,看起来,也不太像是同学。
同时他也看到了王启明和任老。
陈辉只是短暂的惊愕之后,便开始回答道,“这时候需要考虑高维索伯列夫空间,比如三维区域ΩR3中的W1,2(Ω),弱导数的定义推广到曲面积分——界面上的跃变会被积分弱化,只要存在一个L2函数描述跃变的强度,弱导数就存在。
不过……”
陈辉说着说着,忽然停住,粉笔在黑板上悬在半空,目光穿过教室的窗棂,仿佛穿透了理论到工程的壁垒。
“等等,”陈辉的声音忽然低了些。
他想到了前几天在实验室中研究氧化镓晶圆生长时,总头疼界面应力场的数值发散问题——应力在界面附近奇异,传统有限元离散要么震荡,要么耗散太大。
但如果用索伯列夫空间的弱导数来描述应力,是不是可以把奇异性转化为弱可积的跃变?
“比如,固液界面的应力奇异σr1/2,虽然不可导,但它的弱导数可能在更高阶索伯列夫空间中可积?”
陈辉喃喃自语着,拿着粉笔在黑板上快速写下,
∫Ωabσ:abvdx=∫ΩσnvdS+界面跃变项
“对!如果把界面视为边界的一部分,用弱形式将界面条件(如应力连续)嵌入泛函,那么求解应力场的极小能量问题时,界面奇异就会被‘吸收’到弱导数的积分里。
这时候,有限元离散不需要在界面处强行光滑,只需要保证弱形式的收敛性——这或许就是解决界面建模数值不稳定性的关键!”
陈辉精神大振,他已经找到推开界面与边界的精细化建模的大门了!
除了陈辉,跟着任老一起过来的秃头小邓和小孙同样专注的盯着黑板,已经进行过一个多月研究的他们自然也不是真的一无所获,至少,他们此时跟上了陈辉的思路。
“这是不是说,用泛函分析的弱形式重新构造界面约束,能让数值求解器更好地‘容忍’界面的不连续?”
秃头小邓轻声说了一句。
“没错!”
寂静的教室中,陈辉听到了这声低语。