Деятельность исследовательской программы сосредоточена в наборе основных рабочих программ (WP). Все рабочие программы охватывают фундаментальные и прикладные исследования по актуальным проблемам, связанным с прямым численным моделированием и разработкой моделей течений с транспортными процессами, фазовыми переходами и химическими реакциями, образованием микроструй, пятен и других пространственно-временных структур, сгоранием газа в турбулентных потоках. Перед разработкой эффективных алгоритмов и их реализаций для высокопроизводительных вычислений используется строгая математическая и физическая постановки задач, теоретический анализ предельных случаев и имеющиеся экспериментальные данные. Общей чертой задач обозначенных задач WP является наличие фазовых переходов, турбулентных течений в активных средах и формирование пространственных структур реагентов и микроструй, что делает задачу сложной и интересной для современных высокопроизводительных вычислений.

Реализация WP1 позволит разработать методы прямого численного моделирования полей турбулентных скоростей на основе фундаментальных уравнений движения сплошной среды и статистических характеристик, описывающих средние значения турбулентности. Решение этой фундаментальной задачи позволит понять детальную структуру турбулентного движения, что невозможно получить в рамках моделей, имеющих дело с усредненными величинами и использующих феноменологические связи между средними величинами.

Решение задач WP2 позволит понять механизмы взаимодействия экосистем с турбулентным движением среды, что позволит повысить точность прогнозов продуктивности и оценки биозапасов, например, морских биоресурсов.

Задачи WP3 связаны с моделированием горения газов в практических устройствах, в которых имеется интенсивное турбулентное движение газовой среды. Решение этих задач позволит выполнить моделирование инициирования, распространения и затухания пламени в турбулентных потоках при повышенных давлениях, возникающих в практических устройствах с горением углеводородных топлив. Недостаток знаний об этих процессах сдерживает развитие нового поколения энергетических установок, газовых турбин и двигателей внутреннего сгорания.

Задачи WP4 посвящены численному моделированию формирования и динамике распространения микроструй в биологических тканях под воздействием теплового нагрева лазерным излучением. Решение этих задач, позволит понять механизм резки биологических тканей лазерным потоком небольшой мощности, что будет способствовать созданию новых методов в лазерной хирургии.

Численное моделирование процессов горения гетерогенных сред, учитывающих детальную структуру гетерогенной среды на микроуровне, будет выполнено в рамках программы WP5. Математические модели и эффективные алгоритмы высокопроизводительных расчетов горения газожидкостных смесей будут созданы при выполнении задач WP5. Решение этих задач будет способствовать созданию нового поколения гибридных ракетных двигателей.

Численному моделированию совместного сгорания частиц угля и газа, а также, фильтрационому горению газа в пористых средах , посвящены задачи программы WP6. В рамках этой программы планируется моделировать структуру зоны пиролиза и структуру пламени угольной пылевоздушной смеси в присутствии потоков инфракрасного излучения. Решение этих задач необходимо для создания новых эффективных и экологически чистых технологий совместного сжигания угля и газа в энергетических установках.