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平台概述

新能源新材料

随着全球经济文化的飞速发展,气候环境与人类活动之间的矛盾愈发突出,可持续发展问题已成为能源与材料科学领域所关注的重大科学问题,它不但是国际外交的核心共识,同时也关系着我国和平崛起的进程。在这个背景下,新能源新材料在发展循环经济、生态环境保护、绿色化学化工、尖端国防工业、绿色医疗卫生等领域中的作用日益重要。

本平台旨在面向新能源设计利用、新材料研发制备的前沿研究,为更好地认识资源环境、研发新型功能化材料,以及建立可持续发展的绿色低碳工业经济提供强大的计算支持与科学依据。本平台一方面针对传统化石能源(石油煤炭等)、可再生能源(太阳能、风能、潮汐能等)以及新型能源(地热能、生物能等)的生产、储存和利用过程,就材料、装置、工艺等提供研究设计与安全评估,为解决日益突出的能源问题提供全方位计算支持;另一方面通过提供材料科学与工程方向的模拟服务,致力于打造一个新型功能化材料研发与设计的多尺度模拟平台,模拟和预测跨尺度材料的力、热、电磁及光学性质,为业界提供标准的新材料应用开发一体化流程,指导高性能新材料体系的探寻。

平台将辅助实现新能源新材料探索全生命周期的优化设计。结合天河二号强大的计算资源,本平台上的服务有助于改变传统计算模拟对实验结果的被动式响应局面,在新能源新材料研究上凸显出愈发卓越的预见性。

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技术特点

用户使用本平台可实现多尺度问题的全生命周期研发设计,通过运用量子力学、分子动力学模拟软件,可从微观尺度进行新型材料以及能源相关材料的开发,进行如低维功能化材料、燃料电池等的结构设计工作;运用格子玻尔兹曼模拟LBM、光滑粒子流体动力学SPH,格子粒子算法PIC等计算方法的相关软件可以从介观尺度进行动力过程的精细分析,对新兴电子器件输运、散热等精细利用问题进行分析;运用计算流体力学中的有限元、有限体积等方法和反应动力学、结构力学等方法,可以从宏观连续场的尺度进行如机械设计、风电厂布局选址、太阳能电站排列等诸多实际生产和新能源优化设计问题;运用天气模式,海洋模式等大尺度算法,可以对地区性乃至全球的风资源、洋流资源、太阳能等资源进行预测和评估;结合工艺流程分析软件和资产管理软件等管理和经济学软件以及中心的云平台和大数据系统,可以进行能源项目的投资风险评估和全生命周期的资产管理等综合项目。

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典型案例
平台软件
分类 软件名称 版本 免费开源/商业 软件功能特点
纳观 Quantum ESPRESSO 5.1.1,5.1.2,5.2.0 免费开源 量子力学
介观 ESPResSOmd 3.2.0 免费开源 分子动力学
介观 Octopus 4.0.1; 4.1.2 免费开源 量子力学
纳观 ABINIT 7.10.1 免费开源 量子力学
纳观 CP2K 2.6.0,3.0 免费开源 量子力学
微观 GAMESS_USA may2-2013 免费开源 量子力学
微观、介观 GROMACS 4.5.5,5.0.4 免费开源 分子动力学
微观、介观 LAMMPS 9Oct14;9Oct14-mic 免费开源 分子动力学
介观、宏观 OpenLB 0.8r0 免费开源 离散格子玻尔兹曼方法
微观 DL_POLY 2 免费开源 分子动力学
纳观 Yambo 3.4.1 免费开源 量子力学
宏观 MPB 1.5 免费开源 有限差分法
宏观 MEEP 1.2.1 免费开源 有限差分法
纳观 PSI 4.0~b5 免费开源 量子力学
纳观 WanT 2.5.0 免费开源 量子力学
纳观 Wannier90 2.0.0 免费开源 量子力学
纳观 BerkeleyGW 1.1~beta 免费开源 量子力学
微观 NAMD 2.10; 2.9 免费开源 分子动力学
宏观 OpenFOAM 2.1.1;2.3.1;2.4.0;3.0.0 免费开源 FVM方法CFD综合类
大尺度 WRF 3.5.1 免费开源 天气预报
宏观 Elmer(elmerfem) svn4542 免费开源 FEM方法多物理场耦合
宏观 Fds 6.1.2 免费开源 FVM方法火灾模拟
宏观 Code-Aster 11.60.0 免费开源 FEM方法结构分析
宏观 Salome 7.4.0 免费开源 前后处理
介观、宏观 OpenLB 0.8r0 免费开源 LBM方法,CFD
宏观 code-saturne 3.3.2 免费开源 FVM方法CFD传热传质
宏观 CAST3M 2014 免费开源 FEM方法结构分析
观、宏观 palabos v1.5r1 免费开源 LBM方法,CFD

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