IAM - Computational Materials Science

Mikrostrukturelle Musterbildung bei der eutektoiden Phasenumwandlung in mherkompnentigen Stähle

BMBF: Skampy - Ultra-Skalierbare Multiphysiksimulationen für Erstarrungsprozesse in Metallen

Skampy

In diesem Antrag soll ein hochskalierendes und benutzerfreundliches Simulationsframework für Phasenfeldmodelle in den Materialwissenschaften realisiert werden, das eine extrem feine räumliche und zeitliche Auflösung und damit die Abbildung aller relevanten physikalischen Effekte ermöglicht. Dies führt zu extrem hohen Anforderungen an die Rechenleistung. Um eine hohe Energieeffizienz zu erreichen, muss bei der Entwicklung von Simulationssoftware in Zukunft wesentlich mehr als bisher auf die absolute Performanz, also einen möglichst geringen Ressourcenverbrauch bei vorgegebener Simulationsgenauigkeit, hin optimiert werden. Neben einer exzellenten Skalierung muss dazu ein immer größerer Teil der Rechenleistung durch feingranulare Nebenläufigkeit innerhalb der Rechnerknoten erbracht werden. Am Lehrstuhl für Systemsimulation in Erlangen wird hierzu das Framework waLBerla entwickelt, das für eine erste, prototpyischen Phasenfeldsimulation bereits eine exzellente Performanz demonstrieren konnte. Das Erfolgsrezept liegt dabei in der Spezialisierung sowohl der benutzten Modelle und der numerischen Algorithmen, als auch der Datenstrukturen und in der systematischen Optimierung für die jeweilige Plattform, typischerweise eine Many-Core-Architektur. Dabei zielt das Projekt auch auf Portabilität, Flexibilität und Produktivität durch Verwendung eines nachhaltigen, strukturierten Entwicklungsprozesses ab.