GPU 上耦合的 Vlasov 与双流体代码
等离子体物理
2015-05-20 v1 计算物理
摘要
我们提出了一种结合 Vlasov 代码和双流体代码的方法，用于在大域中模拟无碰撞等离子体，同时在局部感兴趣区域保留速度分布的完整信息。这是通过在一个区域求解完整的 Vlasov 方程，而在其余区域采用 5 矩双流体代码来实现的。在这种处理中，耦合动力学描述和流体描述的主要挑战在于不同等离子体模型之间交换物理上正确的边界条件。与其他处理方法不同，我们不依赖分布函数的任何特定形式（例如麦克斯韦型）。相反，我们结合了分布函数的外推和基于流体数据的矩修正。因此，在整个模拟过程中，两种代码相互提供必要的边界条件。通过使用 GPU 求解计算昂贵的 Vlasov 方程，实现了约 20 倍的加速比；而结合耦合策略与 GPU 计算，整体加速因子至少达到 60。随后在 GEM 重联挑战问题上对耦合代码进行了测试。
引用
@article{arxiv.1406.5445,
title = {Coupled Vlasov and two-fluid codes on GPUs},
author = {M. Rieke and T. Trost and R. Grauer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1406.5445},
year = {2015}
}