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2019年江西省计算技术研究所典型服务案例

时间:2019-12-09来源:江西省计算技术研究所

1、江铃汽车股份有限公司采用显式求解方法对汽车高速碰撞进行CAE分析以研究车辆发生碰撞时对人体的伤害情况

    课题依托江西省超级计算公共服务平台,综合运用竞品车碰撞安全CAE分析、前期传力路径设计与规划、详细CAE验证等研究手段,使用Oasys(图形前处理、图形和计算数据后处理)、LS-Dyna(商业软件,非线性有限元求解器)、Isight(数值设计优化)等科学计算软件评估和预测汽车设计的安全性能,并广泛应用于江铃汽车车型安全仿真测试中。借助江西省超级计算公共服务平台强大的计算力,大大降低的新车的研制成本,缩短了研发周期。

 

2、江西理工大学采用第一性原理方法计算硬质合金Co相的抗氧化性能

江西理工大学科研人员陈丽勇博士借助江西省超算公共服务平台,采用第一性原理计算的方法,从原子尺度开展Co相的抗氧化性能研究。硬质合金的Co相是含WVCrTa等合金元素的固溶体,这些合金元素将影响Co相的抗氧化性能。通过第一性原理计算软件(VASP)可以模拟合金元素对Co相表面与氧的相互作用的影响,从而比较这些合金元素对Co相抗氧化性能的影响。依托江西省超算公共服务平台,完成和在研如下三个项目:

1. 国家青年科学基金,51904126,非晶包覆纳米复合结构高铝AlTiSiN涂层制备的热力学反应机理及构效关系研究,2020/01-2022/1227万元,在研,主持

2. 江西省博士后科研项目择优资助,2018KY44Si掺杂对超高铝CVD-AlTiN涂层结构和性能的影响,2019/01-2020/123万元,在研,主持

3. 江西省青年科学基金,20171BAB216026WCCo硬质合金Co相模拟合金的早期氧化行为及其机理,2017/06-2019/126万,结题,主持



3、江西师范大学用分子模拟手段在分子水平研究纳米催化和纳米生物等复杂体系的机理和构效关系

江西师范大学课题组综合运用分子模拟等研究手段,利用江西省超级计算公共服务平台中GaussianVASPAmber等科学计算软件预测纳米材料性能。主持国家重大科学研究计划(973)课题、国家自然科学基金等项目。

借助江西省超级计算公共服务平台,目前正在进行纳米氧化铈模拟酶活性机理的研究。纳米酶是新一代人工模拟酶,不仅催化效率高、经济,稳定,而且具备多功能性。目前,已经有40多种不同类型的纳米材料被发现具有模拟酶的活性。然而,尽管不同类型的纳米材料具有相似的模拟酶活性,但是其催化机制却不尽相同。在金属化合物纳米材料中,纳米CeO2由于含有氧缺陷致使其具有多种生物酶活性,在正常的生理性pH环境下,模拟超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性协同作用使其具有良好的抗氧化性。然而,在酸性环境下,模拟模拟超氧化物歧化酶,氧化酶和过氧化物酶的活性却会损伤细胞。因此,理解不同pH环境下纳米CeO2的多种生物酶活性机制对其生物学尤其是药理学上的应用十分重要。并且为了更好地应用纳米酶的模拟酶活性,建立一套较为精确的催化理论不仅可以从内部结构揭示其催化活性本质,还将为理性的设计高效催化的纳米酶和精准的调控其催化活性提供理论基础。

 

4、南昌大学光伏学院借助江西省超级计算公共服务平台进行硅中小角度晶界的分子动力学模拟研究

在太阳能光伏电池中,硅的质量对电池片的转换效率有重要的影响,而硅的质量指的是硅晶体中晶界、层错、位错和空穴等晶体缺陷的数量,以及其他有害杂质的溶度。已有研究表明其中的小角度晶界最具电活性,能够显著的降低少数载流子的寿命,从而降低光电转换效率,这是因为小角度晶界是由一系列的位错来构成。

南昌大学光伏学院唐昌新老师团队以定向凝固工艺生长的铸锭硅为研究对象(包括了目前的多晶硅电池,高效多晶硅电池,类单晶电池等产品),借助江西省超级计算公共服务平台高性能集群,利用分子动力学方法模拟硅晶体生长过程中小角度晶界的形成和生长方式,并获得小角度晶界的位错能、晶界能和应力场等关键力学属性,从而为实际工业生产提供理论依据和相关重要的工艺参数。该项目的主要研究内容包括两部分:首先,利用分子动力学方法在周期性边界条件下模拟硅晶体生长,并通过控制籽晶位向等方式在生长完成后形成小角度晶界;其次以包含小角度晶界的晶体为籽晶,模拟小角度晶界在后续的生长过程中的演化过程。这两部分内容的实现,都必须依赖高性能计算机群,因为相关分子动力学模型中包括的原子数目为千万级以上。研究的结果对目前占太阳能光伏行业一半以上产能的多晶硅电池具有主要意义。



5、东华理工大学核资源与环境国家重点实验室依托江西省超级计算公共服务平台开展国家重点基金项目研究

东华理工大学作为我国首个核资源与环境领域国家重点实验室落户单位。该实验室聚焦深源铀成矿作用机制与隐伏矿体探测方法、复杂难处理铀矿浸出机理与控制、放射性核素与环境介质的作用机制及行为调控等方面的科学问题,重点围绕铀成矿理论与勘查方法、铀矿采冶方法与技术、核废物处置与环境治理三个研究方向开展基础研究与应用基础研究,形成国内一流、国际知名的核资源与环境基础研究能力。

我国为“贫铀/少铀”国家,国内铀供给仅能保障国防军工、难以支撑核能发电。 然而,我国深部铀矿主要通过钻探来获取钻孔岩样,以化学分析为基础来建立铀矿勘查技术体系,造成了“取芯钻探效率低、元素分析周期长、勘查定量成本高”等固有缺点。东华理工大学借助江西省公共服务平台进行了国家863计划项目,国家自然科学基金重点基金,国家国防基础研究计划项目等多个国家级项目的科研工作。

其中借助超算中心资源主要解决中子测井相关的工程模拟计算问题。脉冲中子测井主要是解决地层出现“铀与镭/氡不平衡”进而导致γ测井铀矿定量产生偏差的世界难题,东华理工大学汤彬团队在国内系统研究了脉冲中子诱发铀裂变放出瞬发中子的钻孔中子测井直接探铀技术,首创出岩矿层内瞬发中子输运理论,发明了基于超热中子与热中子时间谱比值的裂变中子测井方法,并将五点式反褶积法升级为中子测井的分层解释法,研制出我国首台直接探铀的脉冲中子测井仪和计量标准装置等关键技术,获批该类技术的首批中国专利,打破了类似技术由美俄掌控与封锁的局面,现已形成我国首部《裂变中子测井仪》等行业标准,是替代或辅助γ测井铀矿定量的理想方法,并为推广无岩芯钻探技术(可大幅提升钻探效率并降低勘查成本)提供了铀矿定量的前提条件,为地浸采铀技术提供了钻孔估算剩余铀量的解决方案。该项研究得到了国家863计划项目,国家自然科学基金重点基金,国家国防基础研究计划项目等多个国家级项目支撑。

另外,还包括目前在研的国家重点基金项目《铀裂变瞬发中子测井与铀定量分层解释的基础研究》项目编号:41330318。本重点基金项目以“研发出可取代钻孔岩样化学分析的铀矿定量方法, 以及开创出无需钻孔岩样化学分析的快速铀矿勘查技术体系”为主要目标。 通过五年探索,蒙特卡洛模拟和实验结合,创立了仅由钻孔测井结果圈定深部铀矿边界、确定矿产元素含量的铀矿定量方法理论,依此为研制配套测井仪器装备与计量标准装置等关键技术提供了理论基础。