IMPLEMENTACIÓN NUMÉRICA-COMPUTACIONAL AVANZADA EN GPU Y ANÁLISIS DE UN MODELO 2D ACOPLADO DE GRAIN GROWTH

Abstract

Grain growth is defined as the increasing and decreasing of grains size in polycristaline materials at high temperatures. The topologycal modification in these materials, given by the grain size change, orientation of these grains and their boundary movement, allows us to define macroscopic properties like resistance, conductivity among others. Experimenting with materials is an expensive process, as well as obtain a specific property for industry with maximum performance and minimum costs, so we attempt to mathematically model and simulate the model computationally in order to predict properties. Nowadays there are several models that try to capture statistics generated in experiments, highlighting the classic curvature model and vertex model, but non of them captures the phenomenon completely. In this work we propose and implement a grain growth model that couples features from the vertex and curvature model with the purpose of predict the phenomenon precisely. A GPU implementation is evaluated in order to speed up computation.

El crecimiento de granos o grain growth se define como el aumento y disminución de tamaño de los granos en materiales policristalinos a altas temperaturas. La modificación en la topología de estos materiales, como el cambio del tamaño de los granos, su orientación y el movimiento de sus fronteras permite definir propiedadesmacroscópicas de estos tales como resistencia, conductividad, entre otros. Experimentar con estos materiales es un proceso costoso, así también como obtener una propiedad específica de un material en el ámbito industrial con el máximo de desempeño y el menor costo, por lo que se intenta modelar matemáticamente el fenómeno y simularlo computacionalmente para estudiar sus propiedades. En la actualidad existen varios modelos que intentan capturar las estadísticas generadas al realizar experimentos, destacando entre ellos los clásicos modelos de curvatura y de vértices, pero ninguno logra capturar completamente resultados experimentales. En este trabajo se propone e implementa un modelo de crecimiento de granos que acopla características de los mencionados anteriormente con el objetivo de predecir de forma precisa el fenómeno. Además se evalúa una implementación en GPU para intentar acelerar la computación. 3