Dendrites are one of the most widely observed patterns in nature and occur across a wide spectrum of physical phenomena. In solidification and growth patterns in metals and crystals, the multi-level branching structures of dendrites pose a modeling challenge, and a full resolution of these structures is computationally demanding. In the literature, theoretical models of dendritic formation and evolution, essentially as extensions of the classical moving boundary Stefan problem exist. Much of this understanding is from the analysis of dendrites occurring during the solidification of metallic alloys. Motivated by the problem of modeling microstructure evolution from liquid melts of pure metals and alloys during MAM, we developed a comprehensive numerical framework for modeling a large variety of dendritic structures that are relevant to metal solidification. In this work, we present a numerical framework encompassing the modeling of Stefan problem formulations relevant to dendritic evolution using a phase-field approach and a finite element method implementation. Using this framework, we model numerous complex dendritic morphologies that are physically relevant to the solidification of pure melts and binary alloys. The distinguishing aspects of this work are - a unified treatment of both pure metals and alloys; novel numerical error estimates of dendritic tip velocity; and the convergence of error for the primal fields of temperature and the order parameter with respect to numerical discretization. To the best of our knowledge, this is a first-of-its-kind study of numerical convergence of the phase-field equations of dendritic growth in a finite element method setting. Further, we modeled various types of physically relevant dendritic solidification patterns in 2D and 3D computational domains.


翻译:登流体是自然中最广泛观察的模式之一,并且出现在一系列广泛的物理现象中。在金属和晶体的固化和增长模式中, dendrite 的多层分支结构构成一个建模挑战,这些结构的完全解析是计算上的要求。在文献中,登地形成和演进的理论模型,基本上随着古典移动边界Stefan问题的延伸而存在。这种理解在很大程度上来自对金属合金固化过程中出现的离心体的分析。在模拟纯金属和晶体的液体融化和金属合金溶化过程中的微结构演变过程中产生的问题,我们开发了一个综合的数字框架,用于模拟与金属固化相关的大量登地结构结构结构结构结构。在这项工作中,我们提出了一个包含Stefan问题公式模型的模型,使用一个阶段-实地方法,并采用一个有限的元素方法。我们首先模拟许多复杂的离心型结构,从纯融化和二氧化金属合金的液态进化过程中的微结构变化过程,一个与本级金属的精确进化模型的细的进化和进化过程的进化过程的进化过程,一个分解的细的进化方法,一个与本和进化的进化的进化的进化过程的进化过程的细的进化方法,一个与进化方法的细的进化方法,一个与进化的进化方法的进化方法的进化的进化方法,在我们的进化和进化方法的进化的进化方法,一个和进化的细的细的细的细的进化和进化的进化的进化方法的进化的进化的进化的进化的进化方法的进化方法的进化方法的进化方法的进化和进化方法的进化的进化和进化方法的进化和进化和进化和进化过程的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的进化方法。的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的细的进化和进化和进化和进化。

0
下载
关闭预览

相关内容

> The Metal framework supports GPU-accelerated advanced 3D graphics rendering and data-parallel computation workloads. Metal provides a modern and streamlined API for fine-grain, low-level control of the organization, processing, and submission of graphics and computation commands and the management of the associated data and resources for these commands. A primary goal of Metal is to minimize the CPU overhead necessary for executing these GPU workloads.

Metal Programming Guide: About Metal and this Guide

专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
176+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20日
VIP会员
相关资讯
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员