•     由陈十一教授负责的复杂流动系统的理论研究与数值模拟课题

         对二维湍流中涡度拟能的正向级串机理的解释:发现这一过程在湍流尺度上的局部性特征;大尺度应变场对给定尺度下涡的拉伸和挤压是导致这一物理现象主要机理;所建立的非线性模型为实际物理和工程应用提供了有力的工具。

         对二维湍流中能量的反向级串机理的解释:发现能量从小尺度通过某一给定尺度流向大尺度是一个非局部性过程;在能谱惯性区,通过给定尺度的能流主要是由于大尺度应变场对相当于这一尺度八分之一到四分之一的小涡的作用而产生的;所给出的多尺度非线性模型可用于工程计算和模拟。在二维情况下,旋涡的能量是从小涡流向大涡,符合“吸血鬼”模式。《Science》杂志3月6日报道指出,我们的研究成果对认识旋涡的物理机制具有重要意义。《Science》报道引用加州大学伯克利分校计算物理学家Philip Marcus的评论说,对于二维旋涡间的能量流动,“这篇文章提出了一个非常新颖和显得合理的机制”。

         湍流的直接数值模拟以最先进的计算方法和计算条件打破了湍流直接数值模拟中雷诺(Reynolds)数的记录。

         正在逐步建立三维高雷诺数湍流数据库,用于湍流基本理论的研究,同实验结果的对比,和对新建模型的验证。

  •     由张平文和鄂维南负责的复杂流体多尺度建模与计算研究

        有序相变成核的数值方法

        W. E, W. Ren和E. Vanden-Eijinden提出了一种高效的计算双稳态系统最小能量路径、能垒和过渡态的数值算法,即弦方法。我们首次尝试将弦方法应用于计算成核,发展了一套研究有序相变成核的数值方法。

        作为迭代算法的弦方法,关键的问题是迭代的初始路径的构造。我为计算成核设计了一种构造初始路径的方法。

        对于序参量带有约束的模型,需要在弦方法的迭代过程中保持约束条件。我们提出了两种保持约束条件的方法,即广义坐标法和投影法。它们各自适用于不同的约束情况,同时也可以结合起来使用。

        为了定量刻画核的大小和形状,需要合理定义核的边界面。对于常曲率有序相,我们提出了一种利用曲面的曲率的定义方法。

        软物质体系有序相变成核的数值研究

        利用Landau-Brazovskii模型,我们用数值方法研究了两嵌段共聚物熔体的层状相到柱状相、柱状相到球状相的成核。前者的临界核呈扁平的透镜状,沿柱的轴向变得扁平,后者的临界核呈鸭蛋状,沿柱的轴向伸长。

        利用Landau-de Gennes模型,我们用数值方法研究了液晶的各向同性相到向列相的成核。其临界核沿向列相的指向矢方向伸长。

  •     由来鲁华教授负责的生物分子相互作用模拟与设计

        蛋白质相互作用与蛋白功能设计

        发展了一种 “ 蛋白质关键残基嫁接 ” 的算法,用于将一个蛋白质的关键功能性残基嫁接到另一个不同结构的蛋白质上,并将这种方法应用到了实际体系促红细胞生成素( EPO )的研究中,取得了成功。

        从基于蛋白结构到基于生物网络的药物设计

        所发展的基于结构的药物设计程序提供在线下载,在国内外有较大影响。相关程序的正式注册用户超过1500家。探索开展了基于系统生物学的药物设计研究。目前人们大多认为,对于像炎症这类多个药靶参与调控的复杂疾病,作用于单个药靶的药物难以实现理想的治疗效果。通过研究炎症病理过程中的一个核心网络 —— 花生四烯酸代谢调控网络的动力学性质,证实了作用于多个靶点的抗炎药的优势,并进一步揭示了药物分子在疾病网络中作用的复杂性。

  •     由刘文剑教授负责的复杂化学体系与材料的理论化学研究

        由刘文剑负责的复杂化学体系与材料的理论化学研究,所发展的BDF程序是国内唯一一个完整的、具有自主知识产权的大型计算化学软件包,可以提供基准性计算结果以验证其他近似方法。 最近,刘文剑在相对论量子化学理论方法研究方面取得重大突破,发展了国际上第一个可以用于重元素体系激发态及电子多重态精细结构计算的完全相对论含时密度泛函理论方法,提出了含时密度泛函理论的普遍形式。与合作者一起发展了一个全新的精确准相对论方法,该方法不仅简单、计算量小,而且与Dirac方程具有相同的计算精度。这两项工作被认为是相对论量子化学领域近二十年来最重要的研究进展,多次应邀在重要国际学术会议上做大会报告。

        刘文剑教授更凭借自己的出色研究成果,连续捧得亚太理论与计算化学家协会“Pople Medal”和 2006年度“国际量子分子科学院奖”及德国洪堡基金会“Friedrich Wilhelm Bessel Research Award(Bessel 研究奖)”。

  •     由李晓明教授及王韬负责的多层共享集群系统中针对作业管理的研究

        包括多层共享集群系统中面向计算资源需求的作业管理

        机器描述、作业描述、管理模型

        多层共享集群系统中的统一作业管理系统 — LilyGBS

        基于资源需求的作业调度,负载平衡

        作业检查点和状态控制,资源定量分配

         跨集群,跨平台的监控和管理

         层次化体系结构

  •     由韩汝珊和蔡伟负责的分子纳米电子器件的计算模拟研究

        由韩汝珊和蔡伟负责的分子纳米电子器件的计算模拟研究,开发了完全自洽非平衡Green函数连同密度泛函(DFT)的程序。

科研成果

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