多尺度问题是非线性力学的核心和前沿：非线性力学的两个主要科学问题—流体湍流和固体破坏，是典型的多尺度耦合问题，也是《Science》杂志列出的125个科学问题中的力学问题。同时，高速运载设备研制的卡脖子问题: 湍流噪声和材料强度，也是典型的多尺度强耦合问题。因此，多尺度问题的研究对于非线性力学的发展和高速运载设备的研制起到关键作用。

　　基础科学中心项目“非线性力学的多尺度问题研究”(简称“多尺度力学”) 于2019年立项，执行期为2020年1月至2024年12月。项目负责人为何国威院士，依托单位是中国科学院力学研究所，合作研究单位为北京大学和清华大学。研究骨干为陈十一院士、孙超教授、唐少强教授和魏宇杰研究员等在非线性力学领域具有国际影响力的中青年科学家。

　　(1) 建立湍流噪声的时空尺度动态耦合理论和方法，并应用于高速运载设备噪声的全尺度计算机模拟，为湍流噪声控制提供新的原理和设计工具。

　　(2) 发展两相湍流中颗粒、气泡、液滴等离散相与湍流相互作用的理论和模型，研究气泡的湍流减阻机制，建立离散相对极高雷诺数两相流输运的调控方法。

　　(3) 建立固体宏观行为和微观结构的关联理论与本构模型，发展介尺度结构形成与非线性演化动力学，建立高效微细观局部结构和宏观行为耦合的算法。

　　项目将聚焦以下四类多尺度耦合问题：(1) 宏观与微观，(2) 时间与空间，(3) 连续与离散，(4) 确定与随机，并从“湍流噪声”、“颗粒气泡-湍流相互作用”和“微结构和固体强度” 三个典型案例出发，发展非线性力学多尺度耦合的理论和方法。通过项目团队的紧密合作与协同攻关，充分发挥学科交叉的优势，争取在流体湍流和固体破坏这两个核心科学问题上取得重大进展，它包括：从湍流的涡传播和畸变过程出发，发展湍流的时空关联模型，提出湍流噪声源的识别方法和控制原理；开展湍流和颗粒气泡的相互作用研究，进行全解析的直接数值模拟和实验研究，发展离散相和连续相的耦合方法，提出气泡湍流减阻的新机制；发展固体破坏的多尺度模型和方法，揭示介观结构形成和演化规律，从而能够预测多级结构与宏观力学性能之间的内禀关联。

　　通过该基础科学中心的建设，发展多尺度力学的新知识体系，凝聚和培养一支多尺度力学的高水平研究队伍，建成国际非线性力学的研究高地，并面向高速运载设备的湍流减阻降噪和固体破坏问题，发展新一代数值模拟软件，提出新的原理和发展新的技术。

从典型案例出发，发展非线性力学多尺度耦合的理论和方法