第220章 课堂上的顿悟

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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,
    ∫Ωablaσ:ablavdx=∫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。
    “以前我们总想着用更细的网格捕捉界面细节,但计算量爆炸。
    现在,用索伯列夫空间的弱导数,相当于给不连续解发了一张数学通行证——只要它在弱意义下可积,就能用有限元近似。
    困扰了他好几天的那个应力发散的问题,就是因为用了强形式要求应力连续,而弱形式允许界面处的跃变,反而能稳定求解……”
    陈辉不断在黑板上推演。
    很快黑板上就被公式完全占据。
    同学们也很无奈,这可能就是上大佬课的坏处,有时候是真的一点都听不懂啊。
    坐在后排的秃头小邓和小孙却很激动,陈辉的讲解让他们想明白了困扰他们一个多月的问题,这的确是突破性进展!
    只是他们没想到,陈辉竟然会在课堂上讲这么高深,这么机密重要的内容,江城大学这些学生,吃得也太好了吧!
    他都有些想来江城大学再读个博了。
    【你的数学等级由4级57%提升到58%】
    【你的化学等级由2级91%提升到92%】
    眼前不断有弹幕闪过,陈辉也没想到,自己还能在课堂上顿悟。
    陈辉放下粉笔,转身看向学生,嘴角扬起:“今天的作业,除了复习索伯列夫空间,我想请大家试着用弱形式推导一下固液界面的应力平衡方程——或许下周,我们就能一起给氧化镓晶圆的生长仿真写个更稳的求解器了!”
    用不了下周,回去只需要几个小时时间,他就能解决这个问题,再次扫除氧化镓工业化之路上的一大块障碍。
    教室里除了小邓几人,蔻依和李泽翰也看懂了陈辉写的那些公式,因为这几天他们都在跟陈辉讨论这个问
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