多相复杂系统国家重点实验室

基本信息 开放实验室名称多相复杂系统国家重点实验室
类型国家重点实验室
认定部门科技部认定时间2009年
依托单位中科院过程工程研究所
所属功能平台超级计算与云计算服务平台
所属领域能源环保
负责人
服务特色于2009年1月16日通过科技部的验收。实验室的研究对象是能源转化、材料制备等多相复杂系统 ,主要内容包括多相复杂系统的多尺度理论与方法,多相体系的离散化模型与计算,化工、材料与能源工程中的工艺与过程调控,过程工程数据信息平台等,目的是研究物质转化过程中物质的流动、传递和反应及其相互作用以及时空多尺度结构的形成与演化规律,包括结构的形成机制、结构的时空耦合和突变规律、不同尺度结构之间的关联等, 揭示物质转化复杂系统放大与调控的共性规律,建立定量放大与定向调控的理论与方法,解决工艺调控和实验室成果产业化中的关键科学问题。
科研队伍和骨干专家
科研成果能量最小多尺度:致力于复杂多相系统的多尺度研究及其在过程工程中的应用。建立了独特的极值型多尺度方法,从最初针对气固系统的能量最小多尺度(EMMS)模型,推广到气液、湍流、乳液、渗流、颗粒流以至生物、材料等领域,形成了统一的多尺度计算范式(EMMS Paradigm)。根据该范式,研制了对象、模型、软件和硬件一致的多尺度模拟超级计算系统(Mole系列),并在石化、能源、冶金等领域获得广泛的工业应用, 2011年11月18日最新一期的全球超级计算机Green500榜单发布,中科院过程工程研究所研制的千万亿次超级计算系统Mole-8.5名列第9名,是目前全球峰值性能超过1000万亿次的超级计算机的最高排名,也是国内超级计算机中唯一进入Green500前十名的系统。与此同时,通过相关实验、测量、数据处理、高性能计算、可视化和控制等子系统紧密耦合,建立了国际上首个虚拟过程工程(VPE)平台,该平台将为高效的工艺和过程放大、在线优化、人员培训等提供前所未有的手段。 离子液体清洁与节能:以离子液体为核心,以发展清洁技术为目标,围绕石油化工清洁工艺、煤催化转化过程、电化学与储能、太阳能及新能源、CO2捕集/储存/利用等领域开展研究,解决若干重大共性技术。突破介质/材料设计、单元/过程强化、系统集成等方面的重大关键共性科学问题,形成学科前沿和具有自主知识产权的工业示范技术,引领离子液体前沿发展,促进清洁能源技术进步。 离子液体的构效关系及其化学工程基础研究荣获2010年国家自然科学二等奖。 煤炭分级高效综合利用:针对中高挥发分褐煤、次烟煤等中低阶煤,围绕煤低温热解自由基反应与产物品质调控、复杂物质理化表征与梯级利用方法等科学问题,重点研究煤炭定向热解工艺与反应器、热解产品气固分离、热解油气高值加工、半焦气化、煤炭转化污染物控制等关键技术,形成富挥发分中低阶煤的高效率、低成本、低消耗、低碳排放制备化学品、燃料油(特别是柴油)、燃气(包括SNG)的综合利用基础及集成化技术,建立满足国家战略需求、充分利用资源结构特征的煤炭高效、高值综合利用新模式。 材料化学与应用技术:围绕界面/表面调控、反应/扩散机制和跨尺度结构复合等科学问题,重点研究气相法纳米颗粒的等规模制备技术、颗粒单元的分散-组装-复合与成型技术、化学/等离子体气相沉积和涂装制备功能涂层制备技术,开发新型功能材料和产品,包括纳米功能颗粒、高温热稳定复合材料、无机-有机纳米复合材料、太阳能电池、节能隔热材料、环境净化材料等,逐步形成过程工程所在材料研究领域的特色和优势。参与完成的室温催化氧化甲醛和催化杀菌技术及其室内空气净化设备荣获2011年国家技术发明二等奖。 流态化矿物焙烧:针对我国低品位、复杂难选矿产资源利用需求,开展反应动力学、矿相结构定向调控、过程强化、反应器放大、系统优化集成等基础研究,重点突破粉矿预热、加料、排料、冷却、焙烧尾气稳定燃烧等关键技术,开发低品位复杂难选矿高效利用成套新技术。
代表仪器设备

名称1

Mole-8.5超级计算机

原值(万元)

8000

厂商及型号:

过程所

主要性能

参数:

双精度理论峰值1000万亿次,单精度峰值3000万亿次

功能用途:

本套系统是采用CPU+GPU异构多核的超级计算系统,它具有强大的计算能力,系统双精度峰值1000万亿次,单精度峰值3000万亿次,在最新的国际Top500超级计算机排名中位列第19名,国内第三名,并且是目前国内唯一套正在运行的千万亿次超级计算机。本系统可以广泛应用于工业应用和科学研究以及经济和社会的许多领域,如工业过程的仿真和优化,计算机辅助设计及制造,气象预报及地球勘探、经济及金融数据分析等。


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