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1、第41卷第3期蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)Vo1．41No．32015年6月Journalof．LanzhouUnivers．．ity0fTechnologyJu軋2015文章編號(hào)：1673—5196(2015)03—0019—07．基于GPU的流動(dòng)影響枝晶生長(zhǎng)相場(chǎng)方法朱昶勝一，賈金芳，馮力，肖榮振，王永賢(1．蘭州理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院，甘肅蘭州730050；2．蘭州理工大學(xué)省部共建有色金屬先進(jìn)加工與再利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730050)摘要：將自適應(yīng)壓力迭代法修正的Sola算法與相場(chǎng)模型相結(jié)合，建立過冷熔體在強(qiáng)迫流動(dòng)狀態(tài)下枝
2、晶生長(zhǎng)的Sola-相場(chǎng)模型．針對(duì)傳統(tǒng)方法求解多場(chǎng)耦合相場(chǎng)模型時(shí)存在的計(jì)算量大，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，計(jì)算效率低等問題，提出基于CUDA+GPU軟硬件體系結(jié)構(gòu)的高性能計(jì)算方法．以高純丁二腈(SCN)過冷熔體為例，在CPU+GPU異構(gòu)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了存在流動(dòng)時(shí)凝固微觀組織演化過程的并行求解，并對(duì)基于CPU+GPU平臺(tái)與CPU平臺(tái)的計(jì)算結(jié)果及計(jì)算效率進(jìn)行比較．結(jié)果表明，當(dāng)計(jì)算規(guī)模達(dá)到百萬量級(jí)時(shí)，與CPU平臺(tái)上的串行算法相比，在CPU+GPU異構(gòu)平臺(tái)上達(dá)到了24．39倍的加速比，大大提高計(jì)算效率，并得到與串行計(jì)算相一致的結(jié)果．關(guān)鍵詞：相場(chǎng)方法；枝
3、晶生長(zhǎng)；流動(dòng)；GPU中圖分類號(hào)：TG244；0246文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AGPU-basedphase-fieldmethodfordendritegrowthwithflowaffection#ZHUChang—sheng·，JIAJin—fang，F(xiàn)ENGLi，XIAORong-zhen，W_ANGYong-xian(1．CollegeofComputerandCommunication，LanzhouUniv．ofTeeh，Lanzhou730050，China；2．StateKeyLaboratoryofAdvancedPr
4、o—eessingandRecyclingofNonferrousMetals，LanzhouUniv．ofTech．，Lanzhou730050，China)Abstract：Combiningthephase-fieldmodelwiththeSolaalgorithm，whichiscorrectedbyadaptiveitera—tionscheme。aSola-phasefieldmodelfordendritegrowthinundercooledmeltinthestateoftheforcedflowises
5、tablished．Aimedattheproblemsintraditiona1solutionofmulti-fieldcouplingsuchaslargecal—culationamount，longcomputationtime，andlowcomputationalefficiency，ahigh-performancecomputingmethodisproposedbasedODCUDA+GPUsoftwareandhardwarearchitecture．Takingthesuccinonitrite(SC
6、N)withhighpurityasanexample，theparalle1solutionstotheevolutionprocessofthesolidificationmicrostructureisimplementedonCPU+GPUheterogeneousplatformwhentheflowisavailable．ThecomputationalresultsandefficiencybasedontheCPU+GPUplatformandCPUplatformarecompared．Theresults
7、showthat，comparedwiththeserialalgorithmontheCPUplatform，aspeedupof24．39isa—chievedontheCPU+GPUheterogeneousplatformwhenthecalculationscaleisofmillionmagnitude，thecomputationa1efficiencyisgreatlyimproved。andtheparallelcomputationresultisidenticaltothatofseri—alcompu
8、tation．Keywords：phase-fieldmethod；dendritegrowth；flow；GPU從宏觀觀點(diǎn)看晶體的生長(zhǎng)過程實(shí)際上是一個(gè)熱有溫度差和濃度差引起的自然對(duì)流，這種對(duì)流在熔量、質(zhì)量和動(dòng)量等的輸運(yùn)過程．晶體生長(zhǎng)輸運(yùn)過程對(duì)體的凝固過程中是始終存在的，它對(duì)熔體凝固后的其
