研究方向
科学工程中多尺度问题及模拟
简介：多尺度问题广泛出现于材料科学与工程、资源环境、物理力学、化学化工、工业过程等领域，其性质机理（如多尺度结构特征、尺度间的相互作用等）可用多尺度模型来描述。例如，在材料科学与工程中，随着纳米材料、半导体器件、复合材料等先进材料研制、工程应用及计算机技术的飞速发展，材料的设计计算与应用研究愈来愈受重视。这些研究涉及到微观、介观和宏观等多个尺度的物理和力学问题及其耦合。研究从微观尺度（电子、原子结构）到宏观尺度（连续介质）的多尺度关联机理、模型及相关计算方法，已经成为物理学家、力学家、数学家、化学家、材料科学及工程专家十分关注的多学科交叉的前沿研究领域。本方向主要研究多尺度问题的多尺度计算，包括计算方法理论、高效并行算法设计（特别是多重网格法、区域分解法和自适应方法）、材料科学中的数值模拟方法及其应用软件、量子和分子动力学计算模拟方法及应用软件等，紧密联系实际，强调用小的花费解决大规模实际问题，通过软件研制使研究成果转化为生产力，这是一个符合中国国情，有特色，具有重要理论意义与实用价值的研究方向。
骨干成员：黄云清、李继春、陈艳萍、刘海亮、杨银、杨伟、周洁、陆汛、杜宇、董晓靖、黄健、王华
连续系统数值仿真
简介：主要研究具有刚性、高振荡、时滞、非局部、随机等特性的连续系统（特别是动力学系统）数值仿真的算法理论、高效算法、实时算法及其软件。它在众多科技领域有重要的应用价值，并随研究的不断深入和拓展，诱导出新的生长点。
骨干成员：肖爱国、周勇、曹学年、余越昕、王文强、刘红良、王冬岭、卜玮平、李雪阳、唐晓
流体力学数值模拟
简介：本方向主要研究不可压缩和可压缩流体力学方程组、复杂流体的建模分析和计算，研究对应问题的数值解法、高效（仿真）算法、应用软件开发与工程应用，属我国长远发展的方向。在国防、航空航天、能源、海洋、流体传动与控制，流体机械、化工、生命科学和复杂材料等高科技领域有重要的理论意义、实用价值和广泛的应用前景。重点研究领域是“辐射流体力学方程组数值计算”、“磁控化学机械抛光技术数值分析”、“多相流数值计算和内部紊流与非定常流计算”、“化工过程数值仿真”、“准晶结构的数学理论研究和高效算法设计”、“液晶结构的数值模拟及分析”、“嵌段共聚物的介观结构研究”，在高效数值计算和数值仿真等方面取得重要进展，为我国国防和经济建设服务。
骨干成员：蒋凯、李明军、肖跃龙、桂贵龙、易年余、耿世峰、梁琴、袁海专、唐启立、孙张鹏、余愿
数据科学与大数据技术
简介：大数据已经上升为国家战略，一个国家拥有数据的规模和运用数据的能力将成为综合国力的重要组成部分，对数据的占有和控制也将成为国家间和企业间新的争夺焦点。大数据与人工智能不仅已经成为发展最为迅速的学科领域，而且给各行各业和我们的日常生活带来了革命性的变化。将分形几何、时间序列分析、复杂网络、生物信息学、深度学习、小波分析、神经计算、进化算法等研究有机融合使我们在国内外该领域的研究中具有鲜明特色。本方向主要研究分形几何、复杂网络、生物与环境信息处理、小波分析与图像处理、神经网络与进化算法、结构形状优化等。
骨干成员：喻祖国、刘建州、聂家旺、张娟、彭拯、周光明、王访、杨柳、程戈、韩国胜、朱玮、陈云、武琦
高效并行软件研发及其应用
偏微分方程大规模离散系统的高效并行求解是科学工程计算领域的研究热点和瓶颈问题，本课题组长期围绕代数多重网格（AMG）法和非重叠区域分解法这两类国际上流行的求解算法开展研究。在国内率先系统研究了基于部分几何与分析信息的AMG法，是AMG解法器的主要研发团队之一。此外，课题组还在流固耦合问题的IB-LBM方法、基于水平集方法的表面张力模型的高效算法、铁磁流体问题的数值模拟以及图像处理问题中的深度学习、变分方法等方面获得了若干创新成果。
课题组面向我国GF建设和社会发展的重大需求，承担了国家科技重大专项课题、863和973子课题、国家自然科学基金和部省级重点项目等10余项，多个课题被评为优秀。在国际计算数学权威刊物SIAM系列期刊、Math. Comput.、Numer. Math.和中国科学等国内外学术刊物发表论文160余篇，其中被SCI收录90余篇；获教育部自然科学一等奖和湖南省自然科学一等奖各一项。与北京应用物理与计算数学研究所共同研制的并行AMG解法器已成为高性能并行计算软件平台JASMIN的默认线性解法器，综合性能优于国际上流行的同类解法器，大幅提高了一些GF应用模型问题的计算效率。我们和 PSU CCMA 及 ICMSEC 的 AMG 课题组联合研制的 FASP 解法器库已成功应用于大型复杂油气藏问题的数值求解，已成为中石油、中石化和中海油等单位的石油勘探开发研究部门油藏数值模拟器的默认线性解法器，显著提升了大规模油气藏问题数值模拟的效率,为加速我国油气藏资源的高效开采起到了积极作用。
团队培养博士和硕士研究生60余名，多人获全国优秀博士学位论文、数值分析Fox奖、湖南省优秀博士和硕士论文、湘潭大学研究生校长特等奖等。