一种基于GPU并行计算的钢液中枝晶生长的预测方法技术

本发明专利技术涉及冶金连铸技术领域，提供一种基于GPU并行计算的钢液中枝晶生长的预测方法，包括：收集待研究钢材的物性参数、各成分所占比重数据；计算相场及溶质场的控制方程：编写基于GPU并行计算的多线程程序代码，分配第i个节点的相场变量及浓度计算过程到第i个线程；n个线程同时执行多线程程序代码，输出每个节点的相场变量及浓度数据到GPU内存；通过共享内存将结果数据转存到CPU内存，CPU将结果数据写入Tecplot可读文件，由Tecplot软件打开得到相场及溶质场的三维图像，不同计算时间的三维图像组合得到枝晶在钢液中的三维生长过程。本发明专利技术能够再现枝晶在钢液中的三维生长过程，提高钢液中枝晶生长预测的精度和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GPU并行计算的钢液中枝晶生长的预测方法
本专利技术涉及冶金连铸
，特别是涉及一种基于GPU并行计算的钢液中枝晶生长的预测方法。
技术介绍
钢材的连铸生产过程是钢液在冷却作用下逐渐凝固成型的过程，这个过程不仅涉及到热量传输，更重要的是液固相转变过程的质量传输，由此导致的溶质分布不均匀会造成钢铁产品严重的宏观偏析，影响刚材的使用质量，而且这种宏观偏析的缺陷一旦形成，就难以通过轧制等后处理手段祛除。宏观偏析的源头是干戈凝固过程中枝晶生长前沿的溶质再分配。在钢液流经结晶器、冷却区冷却后，钢液从液相凝固成为固相。凝固的起点是晶核，钢液中的晶核形成后，首先以球形生长，但是这种球形生长很快会变得不稳定，最终会沿优势生长方向形成几个优先生长方向，晶粒由球形生长转变为树枝状生长，最终长大成为枝晶。在枝晶生长的过程中，生长前沿的固液界面上会发生溶质元素的再分配，产生微观偏析。微观偏析的聚集就形成了宏观偏析。因此，深入地了解枝晶的生长过程中组织演变的规律以及动力学参数的变化对于制定合理的工艺流程、适当的反应条件，预测钢液中枝晶的生长状态、形貌以及溶质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于GPU并行计算的钢液中枝晶生长的预测方法，其特征在于，包括下述步骤：/n步骤1：收集待研究钢材的物性参数、各成分所占比重数据；所述物性参数包括液相线斜率、熔点温度、摩尔体积；/n步骤2：根据收集的物性参数数据及相场法模型，计算相场的控制方程、溶质场的控制方程：/n步骤2.1：基于相场法模型，计算相场的控制方程；/n步骤2.2：计算溶质场的控制方程；/n步骤3：对步骤2编写基于GPU并行计算的多线程程序代码，将第i个节点的相场变量及浓度计算过程分配到第i个线程中，并设定边界条件及控制条件；n个线程同时执行所述基于GPU并行计算的多线程程序代码，第i个线程输出第i个节点的相场变量及浓度...

【技术特征摘要】
1.一种基于GPU并行计算的钢液中枝晶生长的预测方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：收集待研究钢材的物性参数、各成分所占比重数据；所述物性参数包括液相线斜率、熔点温度、摩尔体积；
步骤2：根据收集的物性参数数据及相场法模型，计算相场的控制方程、溶质场的控制方程：
步骤2.1：基于相场法模型，计算相场的控制方程；
步骤2.2：计算溶质场的控制方程；
步骤3：对步骤2编写基于GPU并行计算的多线程程序代码，将第i个节点的相场变量及浓度计算过程分配到第i个线程中，并设定边界条件及控制条件；n个线程同时执行所述基于GPU并行计算的多线程程序代码，第i个线程输出第i个节点的相场变量及浓度数据到GPU内存中；通过共享内存的方式将所有节点的相场变量及浓度数据转存到CPU内存中，由CPU将所有节点的相场变量及浓度数据写在Tecplot可读文件中，由Tecplot软件打开Tecplot可读文件得到相场及溶质场的三维图像，将不同计算时间得到的相场及溶质场的三维图像组合得到枝晶在钢液中的三维生长过程；其中，n为节点总数，所述边界条件为封闭边界条件，所述控制条件包括温度、溶质浓度。


2.根据权利要求1所述的基于GPU并行计算的钢液中枝晶生长的预测方法，其特征在于，所述步骤2.1包括：
根据相场法模型，计算相场的控制方程为



其中，为梯...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗森，王鹏，杨一鸣，王卫领，朱苗勇，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21