实施效果

1、预期解决国家重大需求的实质性贡献和作用

　　本课题组取得的研究成果预期解决国家重大需求的实质性贡献和作用主要体现在业务部门、工厂等的应用，具体有如下几个方面：

　　1）本课题组研制的厄尔尼诺预测系统已被国家海洋环境预报中心采纳并将用于业务预测，研制的中国近海海洋资料同化系统及其再分析产品应用于北京大气环境研究所区域海气耦合的科研项目中，在我国近海海洋环境研究和区域海洋数值预报等科研和应用工作中发挥了重要作用。

　　2）本课题组在拟颗粒模拟方面的成果与软件被宝山钢铁股份有限公司应用于磁力偏析布料装置落料行为的数值模拟，宝钢技术中心设备研究所利用其计算结果改进的磁力偏析布料装置已在宝钢烧结厂试车成功，在保证烧结矿质量的前提下，烧结产绿提高了1.5-2个百分点，燃烧比下降1.7个百分比，从而为降低钢铁生产成本发挥了较大作用，年增加经济效益近1000万元，具有非常重要的社会意义。

　　3）本课题组发展的大气环流模式GAMIL被国家海洋环境预报中心采纳，拟用于全球海洋气候预测系统，参加了国际季节预报模式比较计划（SMIP），现已确定为新一代LASG气候系统模式的大气分量模式之一，正代表国家参加政府间气候变化委员第四次评估报告的情景预测实验，其实验结果可为国家在世界气候外交以及应对气候变化重大决策和长远规划中提供科学依据。

　　4）本课题组研制的适用于高温高压多介质流体动力学问题的二维拉氏自适应数值模拟程序（LAD2D）现已应用于武器物理数值模拟，对国防尖端科技研究具有重要意义。

2、原创性和科学价值、对学科发展的推动作用及国际影响

　　本课题组取得的原创性工作有如下几个方面：

　　1）提出等面积网格剖分方法和半解析能量守恒格式来设计全球格点大气模式的在国际上属于首创，能有效克服格点模式在极地附近的高频效应，更精确地描述重利快波沿纬圈的传播，尤其在极地附近的传播，能达到接近谱展开法的稳定性，同时又能避免谱展开法难以解决的不连续地形描述的问题。格点模式在极地的稳定性问题是几十年来一直没有解决好的问题，上述方法则是目前最好的一个解决方法，使冷落了近20年的全球格点模式获得新生，重新登上国际模式比较计划的竞技舞台。

　　2）提出高性能杂交有限元方法来克服模拟粘性流状态跃迁的locking不稳定问题在国际上属于首创，对已经影响三十年混合杂交元法研究的Brezzi’s鞍点理论作了很好的补充和完善，对经典杂交元法很不成功的设计应力近似的旧原则作了改造，建立起普适的应力变量离散近似的准则，使杂交元方法成为既能克服散度－Locking又能克服剪切Locking、低阶元粗网格具有高精度，网格扭曲敏感性小的高性能空间离散方法。尤其，证明了该方法具有辛格式的性质，与辛几何算法具有异巧同工之妙，是粘性流状态跃迁数值模拟领域的一个重要突破。

　　3）基于拟颗粒方法建立的近程作用离散动力系统模拟方法是本课题组独创的成果，在过程工程很多具体问题中得到了成功的应用，并取得明显的经济效益，被国际权威杂志的审稿人评价为是一种非常创新的方法，认为该方法为在合理、适当的计算机能力条件下模拟非常复杂的流体或颗粒系统开辟了一条新的途径。

　　4）本课题组通过直接模拟获得的阐明尾迹向湍流转捩的非线性动力学及旋涡形态的新的理论结果和新的动力学现象与特性是本课题组又一个原创性工作。该工作揭示流动随着Re数增加及展向特征尺度变化可向不同的流向涡模态分叉，出现新的模态与竞争转化，并伴随着大尺度Karman涡的斜脱落，流向变形，大小尺度涡的相互缠绕与重联，直至下游破碎等向湍流发展的一系列复杂过程和新特征。这些新现象和新特征在国际上是未见报的。该工作曾多次在国际会议作特邀报告，引起了同行专家的关注与兴趣。