OpenPFC: An open-source framework for high performance 3D phase field crystal simulations
Publiceringsår
2024
Upphovspersoner
Pinomaa, Tatu; Aho, Jukka; Suviranta, Jaarli; Jreidini, Paul; Provatas, Nikolas; Laukkanen, Anssi
Abstrakt
<p>We present OpenPFC (https://github.com/VTT-ProperTune/OpenPFC), a state-of-the-art phase field crystal (PFC) simulation platform designed to be scalable for massive high-performance computation environments. OpenPFC can efficiently handle large-scale simulations, as demonstrated by our strong and weak scaling analyses up to an 8192<sup>3</sup> grid on 65 536 cores. Our results indicate that meaningful PFC simulations can be conducted on grids of size 2048<sup>3</sup> or even 4096<sup>3</sup>, provided there is a sufficient number of cores and ample disk storage available. In addition, we introduce an efficient implementation of moving boundary conditions that eliminates the need for copying field values between MPI processes or adding an advection term to the evolution equations. This scheme enhances the computational efficiency in simulating large scale processes such as long directional solidification. To showcase the robustness of OpenPFC, we apply it to simulations of rapid solidification in the regime of metal additive manufacturing using a recently developed quantitative solid-liquid-vapor PFC model, parametrized for pure tungsten (body-centered cubic) and aluminum (face-centered cubic).</p>
Visa merOrganisationer och upphovspersoner
Publikationstyp
Publikationsform
Artikel
Moderpublikationens typ
Tidning
Artikelstyp
En originalartikel
Målgrupp
VetenskapligKollegialt utvärderad
Kollegialt utvärderadUKM:s publikationstyp
A1 Originalartikel i en vetenskaplig tidskriftPublikationskanalens uppgifter
Volym
32
Nummer
4
Artikelnummer
045002
ISSN
Publikationsforum
Publikationsforumsnivå
1
Öppen tillgång
Öppen tillgänglighet i förläggarens tjänst
Ja
Öppen tillgång till publikationskanalen
Delvis öppen publikationskanal
Licens för förläggarens version
CC BY
Parallellsparad
Nej
Övriga uppgifter
Vetenskapsområden
Materialteknik
Nyckelord
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Språk
engelska
Internationell sampublikation
Ja
Sampublikation med ett företag
Nej
DOI
10.1088/1361-651X/ad269e
Publikationen ingår i undervisnings- och kulturministeriets datainsamling
Ja