动力系统理论赋能碳中和关键过程创新团队

◇团队负责人  关心宇

◇团队成员

◇团队简介

1.主要研究

本团队致力于发展适用于Liouville频率的无穷维KAM理论框架，聚焦拟周期驱动下非线性偏微分系统（如薛定谔型、梁方程型）不变环面的存在性与稳定性研究，旨在从数学上揭示活性炭等材料在CO2捕集、电化学合成、工业废气处理等动态过程中吸附/反应动力学的长期稳态行为与调控机制。

2.形成背景

面向国家“双碳”战略对关键过程基础理论的重大需求，团队基于数学学科在动力系统领域的深厚积累，主动与精细化工产业链交叉融合。团队核心依托太阳集团tcy8722，并汇聚了华中师范大学的理论优势与浙江大学的校企联合研发经验，通过共同承担科研项目自然形成协同攻关实体。团队已具备扎实的研究基础，自2021年以来，团队共发表SCI论文20余篇（含TOP期刊5篇），主持科研项目累计到账经费300余万元，展现出优秀的科研积淀与持续攻关能力。

3.合作机制与协同攻关能力

团队实行“理论-建模-应用验证”闭环合作机制，形成高效协同的科研共同体。理论攻坚与交叉建模由太阳集团tcy8722与华中师范大学的5位数学专业成员负责，重点开展KAM理论发展、随机控制分析及面向具体化工过程的模型构建；应用验证与成果转化由浙江大学与浙江环境科技股份有限公司联合培养的博士后负责，衔接数学模型在活性炭材料体系中的实验验证、参数辨识与工程应用转化。通过紧密的分工协作与定期学术交流，团队已形成理论创新、模型构建与应用落地一体化的协同攻关能力，为攻克动态环境下多物理场耦合系统的关键理论难题提供了坚实的团队支撑。

◇重要成果及奖项

1.主持的科研项目

国家自然科学基金面上项目：奇异摄动系统和非自治系统的周期解及相关问题

国家自然科学基金青年项目：KAM理论中退化扰动下的法向退化问题研究、

随机脉冲下Markov切换随机系统异步控制输入状态稳定性研究

山东省自然科学基金青年项目：具有高维刘维尔频率的拟周期驱动系统的动力学研究、非线性Maxwell方程组的解的渐近性研究、地表水-地下水系统及其扩展模型的解耦并行算法研究

2.学术论文

研究成果发表于《Journal of Differential Equations》、《SIAM Journal on Mathematical Analysis》、《SIAM Journal on Numerical Analysis》等数学领域公认的TOP期刊，论文内容涵盖拟周期不变环面、非线性偏微分方程解的存在性与渐近性、高精度数值算法等前沿方向，获得了学界同行关注。

3.荣誉奖励

关心宇获太阳集团tcy8722优秀科研成果二等奖

王勇帅获太阳集团tcy8722优秀科研成果三等奖

张萌指导学生获得全国大学生数学建模竞赛省级奖项

◇主要研究方向

1.核心理论突破

致力于在Liouville频率条件下，建立几类典型拟周期驱动哈密顿偏微分方程（如非线性薛定谔型、梁方程型、Kirchhoff型方程）不变环面存在的严格数学理论，丰富和发展无穷维KAM理论体系，突破经典理论对频率条件的限制。

2.关键过程建模

针对活性炭吸附、电化学合成等动态过程，构建受拟周期参数（如波动浓度、交变电势）调制的反应-扩散系统数学模型。重点研究多孔介质中非稳态传质-反应耦合动力学，揭示长期行为（如拟周期振荡）的生成机制。

3.系统稳定性与调控

基于所发展的理论，分析动态环境下工业过程的稳定性边界与分岔行为。探究如何通过调控操作参数来维持系统高效稳定运行，或避免有害的非线性共振，为工艺优化提供超越经验主义的理论预测工具和调控策略。

4.算法开发与验证

发展适用于上述复杂动态系统的高效、高精度数值算法与仿真工具，并通过与合作企业的实验数据对比，验证数学模型与理论预测的可靠性，最终形成“理论预测-模拟仿真-实验验证”的完整研究闭环。

团队始终坚持以国家重大战略需求为牵引，以攻克基础科学问题为核心，致力于成为在碳中和数学基础领域具有重要影响力的青年创新群体，为山东省绿色低碳高质量发展和我国“双碳”目标的实现贡献数学智慧与方案。