围绕以上四个研究方向，开展理论及数值模拟研究，包括分子动力学(MD)、格子-Boltzmann、计算流体动力学(CFD)及跨尺度计算方法。MD追踪原子或分子运动，采用牛顿定律求解颗粒的加速度及速度等，耗时巨大，能够描述分子间相互作用势能的函数很少，因此，只能进行非常苛刻条件下，如纳米尺度及极短时间段内的过程，实验室采用MD计算纳米尺度汽泡核化、凝结核形成等过程。采用Boltzmann法主要模拟绝热条件下，气-液-固界面演化过程，属于介观尺度，模拟的具体问题包括MEMS微纳米结构、多尺度粉末烧结结构、金属壁面微纳结构、及丝网膜微纳米结构有关的界面现象、表面疏水或亲水性及两者之间的转换、液滴分裂、合并及弹跳等，揭示机理，验证绝热条件下多尺度结构的功能等。

实验室还采用N-S方程及界面追踪方法，数值模拟多尺度结构装置中的多相流相变传热。主要思路是不论气相和液相，均采用一套方程进行求解，在界面附近，物性由相空泡份额把两相的物性关联而得。主要在于建立跨尺度网格系统，本项目所研究的相变传热装置，至少要跨接2~3个尺度，难点在多尺度功能表面附近。如采用单一网格来进行整个区域的数值模拟，网格数量异常庞大，即使并行计算，也耗时很久或根本不能完成任务。拟针对不同尺度结构采用不同尺度网格，再通过网格过渡模式进行衔接，最终生成跨尺度网格系统。多尺度结构表面边界条件：处理微纳米结构和宏观尺度的跨接，从数值模拟方法上讲，应采用MD或Boltzmann与连续介质力学的跨接模型，针对纳-微-毫乃至米级尺度跨接及相变传热条件下的数值模拟，实验室正在探索中。本项目主要采用N-S方程，在微纳米结构表面引入合适的边界条件，包括是否考虑滑移边界条件及接触角等，这些边界条件来源于现有文献或我们项目组多年的研究积累、本项目中的Boltzmann模拟或冷态条件下的实验测量等。