基于动态低秩框架Ensign的高效六维Vlasov模拟
等离子体物理
2022-08-31 v2 数值分析
数值分析
摘要
由于相空间维度最高可达六维，使用基于网格的方法运行动力学模拟极其昂贵。近来研究表明，动态低秩算法可大幅降低所需计算量，同时仍精确分辨如丝状结构与朗道阻尼等重要物理特征。本文中，我们针对完整的六维Vlasov–Poisson方程提出一种新的二阶投影分裂动态低秩算法。采用基于指数积分器的傅里叶谱方法，获得一种无CFL条件限制却仍完全显式的数值格式。所得方法借助Ensign软件框架实现，该框架便于在现代多核CPU及基于GPU的系统上高效实现动态低秩算法。文中也简要描述了其用法与特性。给出的数值结果表明，六维模拟可在单台工作站上运行，并凸显了使用GPU所能获得的显著加速。
引用
@article{arxiv.2110.13481,
title = {Efficient 6D Vlasov simulation using the dynamical low-rank framework Ensign},
author = {Fabio Cassini and Lukas Einkemmer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.13481},
year = {2022}
}