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超级计算机模拟出氯化物对合金材料的腐蚀作用

超级计算机模拟出氯化物对合金材料的腐蚀作用

      数十年来,研究人员一直在研究氯化物对各种材料的腐蚀作用。得益于得克萨斯高级计算中心(TACC)和圣地亚哥超级计算机中心(SDSC)的高性能计算机,现已对详细模型进行了仿真,来解释氯化物如何对各种材料进行腐蚀。
由俄勒冈州立大学(OSU)工程学院的一个小组进行的一项研究,讨论了这一新发现的研究发表在《材料降解》杂志上,该杂志是《自然》杂志的合作伙伴。OSU土木和建筑工程学教授Burkan Isgor表示:“钢是世界上使用最广泛的结构金属,其腐蚀对经济,环境和社会都有严重影响。” “了解保护性钝化膜的分解过程有助于我们定制设计有效的合金和缓蚀剂,这些合金和缓蚀剂可以延长遭受氯离子侵蚀的结构的使用寿命。”
      在本研究中,我们依靠来自NSF极端科学和工程发现环境(XSEDE)的分配,以便我们可以使用Comet和Stampede2将不同的计算分析和实验结合起来,并将基本的物理和化学方法应用于可能对社会产生巨大影响的应用问题。Isgor与OSU工程学院的同事LíneyÁrnadóttir以及研究生Hossein DorMohammadi和Qin Pang密切合作进行了这项研究。作为化学工程副教授,阿纳多蒂尔(Árnadóttir)说,她的工作经常使用计算方法来研究表面降解过程中的化学过程。
      她说:“我们经常与实验小组合作,并使用实验表面科学工具来补充我们的计算方法。”“在这项研究中,我们依靠美国国家科学基金会(NSF)极端科学和工程发现环境(XSEDE)的拨款,以便我们可以使用Comet和Stampede2结合不同的计算分析和实验,并将基本的物理和化学方法应用到所解决的问题上具有潜在的巨大社会影响力。”
      OSU团队使用一种称为密度泛函理论的方法来研究所涉及分子的结构,磁性和电子性质。使用反应分子动力学(Reax-FF MD)进行的模拟证实了他们的XSEDE分配模拟,这使他们能够准确地建模基于化学的纳米级过程,从而导致氯化物引起的铁钝化膜击穿。
Isgor说:“在复杂的环境中对氧化膜的退化进行建模在计算上非常昂贵,即使在很小的本地集群上也不可行。” “ Comet和Stampede2不仅使处理更复杂,更现实和与工业相关的问题成为可能,而且这些高性能计算机在合理的时间内使知识向前发展。”
     这项工作得到了NSF CMMI(1435417)的支持。部分计算使用了XSEDE(TG-ENG170002,TG-DMR160093),它由NSF(ACI-1053575)支持。






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