颗粒解析的气固直接数值模拟是气相计算网格缩小到颗粒尺度以下, 颗粒周围的流场全解析, 通过积分颗粒表面的黏性力与压力直接获得流固作用力, 被认为是最准确的计算方法, 也是准确计算气固相间力的唯一方法, 但其缺点是计算量很大, 最新文献报道通常只能模拟几百个颗粒, 这与真实气固反应器内颗粒数相差很大, 小规模模拟无法构建真实可靠的气固本构关系。为了解决计算速度和规模问题, 我们采用具有良好并行性的格子Boltzmann方法取代了传统NS方程描述气相, 流固耦合采用光滑过渡浸入边界法取代传统阶梯状的多边形描述固体颗粒以及多GPU并行计算技术, 在我们研制的千万亿次超级计算系统Mole-8.5上, 实现了全球最大规模气固系统直接数值模拟, 首次到达尺度无关规模的直接模拟结果, 在传统计算网格上得到了真正有意义的直接模拟统计结果, 探索了介尺度结构对颗粒统计属性、气固相间作用力以及传递特性的影响, 为更高尺度的离散颗粒模拟和双流体模型提供了相应本构关系及微观信息。

王利民, 2008年获中科院过程工程所化学工程博士学位, 2008年8月到2009年10月在法国国家科研中心(CNRS)进行博士后研究, 2009年11月回国后历任中科院过程工程所助理研究员、副研究员、研究员, 2011年入选中科院青年创新促进会会员。主要从事湍流及颗粒流体系统的介尺度建模、计算与理论研究, 致力于介尺度科学原理探索工程湍流模型并发展格子Boltzmann框架下颗粒-流体两相流动的快速模拟技术, 包括湍流模拟、计算流体力学、多尺度方法和流态化技术。迄今已J. Comput. Phys, Phys. Rev. E, Chem. Eng. Sci等期刊上发表论文50余篇, 参与Springer专著3部, 参与翻译著作2部。主持国家自然基金委项目2项、973课题子课题1项、中科院前沿科学研究重点计划项目1项和中科院战略先导科技专项子课题1项、GE、 Unilever、Total、宝钢合作项目等。现担任Heat Exchangers期刊编委。已协助指导1名博士后出站, 指导或协助指导毕业3名博士生和5名硕士生。