EMMS課題組
過程工業中複雜系統的介尺度機理與建模方法研究：重點是多尺度結構的表征、自組織、突變和臨界現象的控制機制，系統穩定性條件的發現與表述，多尺度CFD方法，及以介尺度為核心的跨尺度關聯模型。 範式建立面向多尺度模擬的高效軟體系統及相應的硬體系統，重點是針對離散、連續模擬及多目標最佳化特點的新型計算單元設計，以及相關存儲/計算/通信模組的協調與最佳化。 2010年4月：課題組根據EMMS範式成功研製出首套面向多尺度模擬的GPU超級計算系統Mole-8.5。
研究方向
課題組的研究領域包括：氣固兩相流、顆粒流、單相湍流、氣液/氣液固系統、材料、高分子與生物體系、多孔介質和滲流，及這些體系與傳遞和反應過程的耦合。課題組以國家重大需求為導向，以複雜系統中普遍存在的介尺度問題為核心，重點開展如下幾方面的工作：- 過程工業中複雜系統的介尺度機理與建模方法研究：重點是多尺度結構的表征、自組織、突變和臨界現象的控制機制，系統穩定性條件的發現與表述，多尺度CFD方法，及以介尺度為核心的跨尺度關聯模型。
- 介尺度模擬方法與基礎算法的研究：包括各種離散粒子方法的改進與集成，以及新方法的提出和建立，基於介尺度結構的連續介質模型的建立與完善，複雜系統最佳化算法的改進，上述方法的高效大規模並行計算與耦合方法，並行可視化及其與計算的耦合。
- 多尺度模擬軟硬體平台的開發：按照EMMS 範式建立面向多尺度模擬的高效軟體系統及相應的硬體系統，重點是針對離散、連續模擬及多目標最佳化特點的新型計算單元設計，以及相關存儲/計算/通信模組的協調與最佳化。
- 模擬數據獲取與結果驗證系統的研究與開發：包括PIV、CT/ECT/ERT等測量技術的改進與集成，通過測量-計算-存儲-顯示-控制等系統的耦合，實現原位、實時、大視場、無干擾的高精度高解析度測量。
- 介尺度科學與模型在材料和生物領域的套用：揭示材料介尺度結構的動態生成過程及其調控機制，發展介尺度結構的新型調控手段，突破材料傳統製備方法，實現材料的定向可控合成；在生物大分子領域，研究生物體內蛋白質結構的變化及其控制因素，探索與蛋白質結構變化相關疾病的致病機理及其治療途徑；將蛋白質結構調控與材料製備技術相結合，設計並開發以功能為導向的新型生物材料。
研究進展
近幾年，課題組主要成績包括：- 2010年4月：課題組根據EMMS範式成功研製出首套面向多尺度模擬的GPU超級計算系統Mole-8.5。該系統雙精度峰值1100萬億次，列2011年11月Top500第21位，Green 500第9位，目前是全球峰值超過1000萬億次的最節能的超算系統之一。
- 2011年10月：課題組在國際上首次建成了“虛擬過程工程”平台－VPE 1.0。該平台包括實驗與測量子系統、控制與數據採集子系統、高性能計運算元系統，以及可視化子系統四個部分。基於EMMS範式先整體、後局部、再細節的計算策略，採用CPU+GPU的多尺度高性能計算設備，實現了物理與虛擬裝置的同步數位化運行控制，以及多相複雜流動結構的三維準實時的高精度測量與顯示。
- 目前：課題組正通過與過程研發單位或企業的合作，在過程工業的工藝設計、過程放大和運行控制中深入套用模擬技術。國內外9家世界500強企業已經與課題組建立了穩定的合作關係，覆蓋了石油化工、石油勘探開採、煤炭、冶金和能源等廣泛領域。
