面向复杂几何中二维与三维低温等离子体细丝流体模拟的自适应笛卡尔嵌入边界方法

我们回顾一个可扩展的二维与三维计算机代码，用于在多材料复杂几何中进行低温等离子体模拟。我们的方法基于在自适应笛卡尔网格上对极小流体-等离子体模型的嵌入边界（EB）有限体积离散，并扩展以考虑绝缘表面的带电。我们讨论了空间与时间离散方法，并表明所得整体方法是二阶收敛、单调且守恒的（对光滑解）。在多达 8192 核与超过十亿网格单元上展示了并行效率超过 70% 的弱可扩展性。随后我们在多个二维与三维模拟示例中于适中核数下展示了自适应网格加密的使用。这些示例包括沿具有表面粗糙度的绝缘子的二维表面流光模拟；可在实验中实现的针-板几何中细丝的全三维模拟，以及多材料复杂几何中正等离子体放电的三维模拟。最大的计算示例在 $4096$ 个计算核上使用了多达 $800$ 百万个网格单元与数十亿未知量。我们对计算机辅助设计（CAD）与构造实体几何（CSG）的使用结合并行计算能力，为执行三维瞬态等离子体-流体模拟提供了可能，亦可在中等压力与相对大尺度的多材料复杂几何中进行。