评审组：基础研究组
项目名称：成型工艺粘弹性复杂流动的多尺度数学模型与数值方法
提名单位： 陕西省教育厅
提名等级：二等奖
提名单位意见： 该项目围绕成型工艺粘弹性复杂流动的多尺度数学模型及数值方法开展研究。针对光滑粒子流体动力学方法(简称：SPH)求解粘弹性复杂流动存在的计算精度低、稳定性差、固壁边界不易施加、粒子分布不均等问题，提出了系列高精度、强稳定的改进SPH方法，建立了耦合SPH和Brownian构型场方法的宏介观多尺度数学模型，实现了聚合物成型加工过程的精细化SPH模拟与制品性能优化调控，探明了三维充模成型工艺的传热传质耦合机理，揭示了物性参数对成型加工过程的影响规律，架起了模型、算法与应用之间的有效桥梁。项目研究成果共发表SCI论文42篇，其中JCR一二区论文36篇，ESI高被引论文(全球前1%)1篇。多项研究成果处于非牛顿流体力学领域的国际前沿，对相关研究具有引领和示范作用，有重要的学术价值和理论意义。项目研究成果被52个国家248所科研机构的590余名学者在论文中正面评价与引用。5篇代表性论文Google学术他引206次，Web of Science核心库他引148次。该项目成果获得2023年度广东省力学学会自然科学一等奖和2024年度陕西高等学校科学技术研究优秀成果二等奖。成果材料齐全、规范，无知识产权纠纷，人员排序无争议，符合陕西省自然科学奖提名条件。
项目简介：
客观评价：
代表性论文专著目录：
主要完成人情况：
  1. 姓名：许晓阳
    排名：1
    行政职务：无
    技术职称：教授
    工作单位：西安科技大学
    完成项目时所在单位：西安科技大学
    对本项目主要学术贡献：提出了模拟成型过程粘弹性复杂流动的系列改进SPH方法，解决了传统SPH方法计算精度低、数值稳定性差、边界不易处理和粒子空间分布不均的问题；这些贡献对应主要科学发现点中所列第一项科学发现。建立了SPH和布朗构型场方法相耦合的多尺度算法，实现了粘弹性自由表面流的宏观与微观信息的耦合计算；这些贡献对应主要科学发现点中所列第二项科学发现。研制了高效的三维 SPH并行程序，开展了典型成型过程的大规模SPH模拟及制品性能的预测和优化，架起了模型、算法与应用之间的桥梁；这些贡献对应主要科学发现点中所列第三项科学发现。主要贡献支撑材料见代表性论文文1，2，3，4和5。
  2. 姓名：余鹏
    排名：2
    行政职务：无
    技术职称：研究员
    工作单位：南方科技大学
    完成项目时所在单位：南方科技大学
    对本项目主要学术贡献：提出了适配聚合物成型粘弹性流动的最优粒子迁移技术，解决了传统SPH方法稳定性差、粒子空间分布不均的问题；这些贡献对应主要科学发现点中所列第一项科学发现。建立了三维非等温粘弹性流动的精细化SPH模型，展现了聚合物熔体注入、流动和冷却的传热传质过程，探明了聚合物成型加工的传热传质耦合机理；这些贡献对应主要科学发现点中所列第三项科学发现。主要贡献支撑材料见代表性论文2，4和5。
  3. 姓名：田凌云
    排名：3
    行政职务：无
    技术职称：无
    工作单位：西安科技大学
    完成项目时所在单位：西安科技大学
    对本项目主要学术贡献：构建了基于扩展Pom-Pom模型的三维非等温粘弹性流动成型加工SPH模型，开展了 C型腔、门把手等典型成型工艺算例的数值试验，厘清了熔体粘性、弹性特征对成型流动演化的差异化影响机制；这些贡献对应主要科学发现点中所列第三项科学发现。主要贡献支撑材料见代表性论文5。
主要完成单位：
  1. 单位名称：西安科技大学
    单位贡献：项目执行期间，西安科技大学为项目负责人及其合作人员提供了科研场地、仪器设备等全方位的软硬件保障与科研服务支撑，为本项目有序开展发挥了重要作用。提出了面向聚合物成型粘弹性流动高效稳定求解的系列改进SPH方法。考虑高分子材料宏观流动与介观分子链运动的跨尺度特征，建立了多尺度耦合计算框架：宏观层面借助SPH方法离散求解质量与动量守恒方程，描述熔体的流体运动；介观层面采用珠簧模型表征高分子链的形变松弛效应，求解聚合物偏应力，形成了基于珠簧模型的SPH多尺度数学模型。针对三维SPH模拟粒子数量大、计算耗时长的问题，开发高性能三维SPH并行计算程序，通过并行域划分与通信优化，提升三维模型的计算效率。利用开发的程序对带芯圆盘、F型腔、N型腔、餐叉、门把手等典型制品开展聚合物成型精细化模拟，再现熔体充模注入、型腔流动、冷却凝固的传热传质演化过程，探明了不同复杂构型型腔中聚合物成型的传热传质耦合作用机理。

  2. 单位名称：南方科技大学
    单位贡献：项目研发阶段，南方科技大学依托双一流学科优势与多个科研平台，搭建起扎实的科研学术基础，为本项目的顺利实施供给了必需的实验设备保障以及专项技术支持。针对粘弹性流动 SPH 模拟中粒子分布紊乱的数值难题，以菲克扩散定律为理论基础，在时间积分更新粒子位移后实施微量扩散式位移校正，发展粒子最优微小迁移算法，有效抑制粒子聚集与局部空洞，改善大变形下粒子空间分布质量。耦合粘弹性本构与热输运方程，建立非等温粘弹性流动 SPH 模型，实现聚合物熔体充模注入、流动扩展与冷却凝固全过程传热传质耦合仿真，获取流动、应力与温度多场演化信息，突破传统加工仿真模型依赖大量经验简化的局限，为聚合物成型过程精细化数值模拟提供了新的数值方案。

完成人合作关系说明： 完成人合作关系说明：1
陕西省科技厅成果处