相场模型数值实现的基准问题
材料科学
2016-10-21 v2
摘要
我们提出了由层级材料设计中心（CHiMaD）和美国国家标准与技术研究院（NIST）开发的一组相场模型基准问题。尽管许多科研领域使用一套有限的成熟软件，但不断增长的相场社区仍在持续开发各种各样的代码，且缺乏基准问题来一致地评估新实现的数值性能。随着计算能力的提高，相场建模变得愈发普及并正成为主流，这推动了对基准问题以验证和确认新实现的需求。我们借鉴微磁学社区的做法，开发了一套不断演进的基准问题，以测试相场模拟代码的可用性、计算资源、数值能力和物理范围。在本文中，我们提出了两个基准问题，涵盖了溶质扩散物理以及通过简单的失稳分解模型和更复杂的 Ostwald 熟化模型实现的第二相生长与粗化。我们通过比较使用两种不同自适应时间步长技术执行的模拟结果，展示了基准问题的实用性，并讨论了未来基准问题的需求。基准问题的开发将使得定量相场模型的结果能够被自信地纳入集成计算材料科学与工程（ICME），这是材料基因组计划的重要目标。
引用
@article{arxiv.1610.00622,
title = {Benchmark Problems for Numerical Implementations of Phase Field Models},
author = {A. M. Jokisaari and P. W. Voorhees and J. E. Guyer and J. Warren and O. G. Heinonen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.00622},
year = {2016}
}