一边是李教授模型里那纳秒级的化学反应,一边是周教授模型里的毫秒级流体运动。
当这两者被强行塞进同一个线性方程组求解时,数学上雅各比矩阵於是就变得病態了起来。
林叶在脑海中迅速构建出了那个矩阵的模样,它的条件数大得惊人,恐怕已经超过了10^15。
难。
太难了。
彻底理解了这个问题后,林叶也不由闭上了眼睛,大脑都有些放空因为太难而停转了。
难怪周老师会说这个问题对於他来说还是太远了。
確实如此。
现有的数学工具,不论是显式算法、隱式算法还是分裂算法,在这个问题面前统统失效了。
这是一堵横亘在计算数学界几干年的高墙,无数顶尖的数学家和流体力学家都在这里折戟沉沙。
就这样,林叶缓了一会儿,直到他將刚才了解到的这些东西给消化了后,他才重新睁开了眼睛,继续將资料翻到下一页。
那种整体刚性方程问题该如何解决不是他能够思考的,他还是將目光转向细节方面好了。
资料后面,就是周文渊教授他们团队目前思考的应对策略。
【基於本徵低维流形(ildm)的化学反应机理简化尝试】
林叶仔细阅读著下面的推导过程。
这个思路的核心在於降维。
周教授他们认为,虽然化学反应涉及几十个组分和上百个方程,但在大部分流场区域內,真正起主导作用的快变量很快就会达到平衡,剩下的演化主要由少数几个慢变量控制。
只要能把这些快变量找出来,假设它们处於准平衡態,就可以把微分方程简化为代数方程,从而极大地降低系统的刚性,也就是降低那个恐怖的条件数。
“思路很漂亮————”林叶稍微思考了一下,便在心中暗赞一声。
但是,翻到下一页,就满是红色的批註了。
【难点:流形的几何结构在高维空间中极其复杂,且隨温度和压力剧烈变化。】
【现状:为了寻找这个慢流形,我们需要在每个网格点上进行特徵值分解。然而,特徵值分解本身的计算量就是巨大的,时间复杂度达到了0(n^3),而且在刚性极强时,特徵值求解算法本身也会不稳定。】
林叶看著“特徵值分解”这几个字,眉头微皱。
这就等於陷入了一个死循环。
为了解决刚性,需要找慢流形;而为了找慢流形,需要算特徵值;结果因为刚性太强,特徵值算不准且算得慢。
林叶的手指在“特徵值”这三个字上轻轻敲击。
他的脑海中,不由得闪过一个想法。
“难道就必须算出所有的特徵值吗?”
这个隱隱的想法,在他的心中愈演愈烈,並且让他对这条思路產生了质疑。
“肯定不是!”
一定有其他的方法可以走!
林叶当即便走向了张涛的工位。