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图萨(Tusas):耦合相场方程的完全隐式并行方法。 (英语) Zbl 07516818号

总结:我们开发了一种全耦合、全隐式方法,用于金属和合金凝固的相场建模。纯金属和金属合金凝固的预测模拟仍然是材料科学领域的一个重大挑战,因为凝固过程中微观结构的形成对固体材料的性能和性能起着至关重要的作用。我们的模拟方法包括在微尺度上对全耦合非线性偏微分方程组进行有限元空间离散,并使用预处理的无雅可比牛顿-克利洛夫方法对其进行隐式时间处理。由于基于代数多重网格和块分解的有效预处理策略,该方法在算法上是可扩展的,并且是有效的。我们在开源中实现了这种方法图萨(Tusas)框架,这是一个用C++开发的通用、灵活的工具,用于求解非线性偏微分方程耦合系统。我们从算法可扩展性和效率方面分析了该方法的性能,而图萨(Tusas)在新兴异构体系结构上的并行可伸缩性和效率方面进行了介绍。我们证明,现代算法、离散化、计算科学和异构硬件为添加剂制造过程中微观结构演变的预测相场模拟提供了一条稳健的途径。

MSC公司:

65传真 数值线性代数
65华夏 非线性代数或超越方程
7.6亿 流体力学基本方法
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