2020年8月26日，柳朝晖教授团队在北京参加首届中科院“先导杯”并行计算应用大奖赛决赛，并获得优胜奖。

本次比赛，柳朝晖教授团队组织“华科煤燃烧SKLCC”战队，以自主研发的“PFlows”软件参与开放应用赛道的比赛。战队由在康奈尔大学访学的2017级博士生江茂强领衔，2016级本科生马匡和秦申旭、2018级本科生杨闯和熊驰等作为骨干，柳朝晖教授全程参与指导。团队参赛作品是在前期自主提出的边界增厚浸入边界-格子Boltzmann算法（Jiang&Liu,JCP, 2019）基础上，开发的基于MPI并行计算框架的颗粒两相流直接数值模拟软件。该软件年初已在天河-2超算平台上实现了4800 CPU核心上的高效并行。

本次比赛，战队克服了疫情期间跨国、跨地区协作的困难，紧密协作，在短时间内先将PFlows拓展到基于英伟达GPU的MPI-CUDA计算框架，继而拓展到基于曙光先进计算平台DCU加速器的MPI-HIP计算框架，并进行了细粒度并行、合并内存访问、通讯隐藏等多方面的性能优化。对软件在英特尔CPU处理器、英伟达GPU处理器、以及国产海光CPU处理器、DCU加速器上的计算性能进行了详细对比，对超过40亿流体网格和4百万颗粒的两相流体系进行了强并行和弱并行计算测试，最大拓展到256 DCU卡，展示了极佳的并行效率和可扩展性能。在比赛期间，PFlows获得了国家版权局的计算机软件著作权授权。

PFlows定位于颗粒两相流的全解析直接数值模拟(FDNS)研究，其基础算法克服了早先模型处理颗粒移动边界时计算精度和计算效率上的矛盾，实现了流体网格、颗粒网格和颗粒拉格朗日点的高效并行，目前已可支持基于OpenACC/CUDA/HIP等多种同构和异构MPI并行加速计算，未来可以广泛应用于能源、化工、水利、医药、生物、环境等众多领域。该软件以及中科院过程所EMMS团队LBM软件、德国埃尔朗根-纽伦堡大学的WaLBerla软件等，是国际上已报道的少数几个可实现百亿网格/百万颗粒，并行计算能力达每秒两千亿次网格更新率(200GLUPS)的大规模全解析模拟软件。

中国科学院"先导杯"并行计算应用大奖赛于3月25日在线上启动，由中国科学院主办，中科院计算科学应用研究中心、中科院计算机网络信息中心等共同承办，中国科学院大学、中国科学技术大学等协办，中科曙光等单位战略支持。大赛由世界领先的曙光先进计算平台作为技术支撑，设置基础算法、人工智能、开放应用三个赛道，覆盖算法+AI+应用全领域。大赛历时整整5个月，全国有200多所重点高校、科研机构、知名企业的601名选手、近500支战队积极参赛，其中“开放应用”赛道线上初赛从185个参赛团队遴选出前12强，最终参与在北京举办的决赛。

柳朝晖教授团队注重国际前沿的基础研究和技术开发，包括化石能源清洁低碳利用技术(富氧燃烧、无焰燃烧)、湍流两相反应流体力学、能源动力装置和系统的仿真及优化等。PFlows相关工作得到了国家自然科学基金（NSFC 51876075）的支持。

颗粒两相流软件PFlows的算法架构

5万颗粒重力沉降过程中的颗粒位置及流场速度云图

马匡代表战队获颁优胜奖杯