ETL 的研究人员达到了高性能计算 (HPC) 的里程碑，在世界上第一台百亿亿次超级计算机上运行了先进的能源建模代码 - 这是一种强大的新型计算系统，能够为基于模拟的工程开创精确度、保真度和可靠性的新时代。

作为美国能源部百亿亿次计算项目 (ECP) 的一部分，该项目汇集了专注于百亿亿次计算的 HPC 研究、开发和部署活动，NETL 与劳伦斯伯克利国家实验室 (LBNL) 合作，通过 MFIX-Exa 将 NETL 著名的多相流与相间交换 (MFiX) 代码提升到百亿亿次级别。

超级计算机通过极强的处理能力彻底改变了能源系统建模。在百亿亿次计算出现之前，最快的超级计算机每秒可以执行超过一千万亿次（1 后面跟着 15 个零）浮点运算 (FLOPS)。百亿亿次超级计算机将这一数字提高了一千倍，达到一千万亿次 FLOPS（1 后面跟着 18 个零）。FLOPS 类似于简单的算术问题，人类用笔和纸通常可以以一 FLOPS 的速度解决这类问题。

“MFIX-Exa 是我们开发的百亿亿次级多相计算流体力学 (CFD) 代码，旨在最大限度地降低风险并加速新兴能源技术的部署，”NETL 的项目首席研究员 Jordan Musser 说道。“作为 ECP 工作的一部分，我们使用了橡树岭国家实验室的惠普企业 Frontier (Frontier)，这是世界上第一台百亿亿次级超级计算机，来模拟 NETL 的 50 千瓦中试级化学循环反应堆 (CLR)。

尽管 NETL 的 CLR 与全尺寸反应堆相比相对较小，但它包含大约 50 亿个粒子，如果没有 MFIX-Exa 等软件解决方案和 Frontier 等百亿亿次级计算机，就不可能使用离散元法进行模拟。此外，这些能源系统具有所谓的多相流，即物质不同相的物理和化学相互作用，这使得设计和扩大规模更加困难。

MFIX-Exa 已用于获得以下竞争奖项：

几项能源研究计算分配用于研究工业规模的生物质催化快速热解。

高级科学计算研究领导力计算挑战赛分配 100,000 个计算节点小时，以使用机器学习进行科学发现的高保真模拟。

HPC4EnergyInnovation 奖旨在提高生物反应器的效率。

诸如此类在 DOE 超级计算机上进行的大规模演示已确立 MFIX-Exa 是利用 HPC 模拟复杂多相流的工具。随着 NETL 继续处于该领域的前沿，该实验室将继续帮助开启美国能源主导地位的黄金时代。

NETL-LBNL 的成就在实验室最近的 25 周年海报活动中得到了展示。

NETL 是美国能源部 (DOE) 国家实验室，致力于通过创造创新解决方案来加强能源系统和自然资源的安全性、可负担性和可靠性，从而推动国家能源的未来。NETL 在俄勒冈州奥尔巴尼、西弗吉尼亚州摩根敦和宾夕法尼亚州匹兹堡设有实验室，致力于开发先进的能源技术，以支持 DOE 的使命，同时促进合作，为国家带来弹性和丰富的能源未来。

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