应用于热猝灭等离子体的Cuda编程模型中的Exascale Landau碰撞算符
等离子体物理
2023-06-07 v3
摘要
碰撞过程对于理解非麦克斯韦等离子体至关重要。Fokker-Planck方程的Landau形式是大多数等离子体中碰撞建模的黄金标准，然而O(N^2)的工作复杂度阻碍了它的广泛应用。我们展示了借助先进数值方法和GPU硬件可以有效缓解这一代价。本文扩展了先前关于Landau算符的守恒、高阶精确、有限元离散化及自适应网格加密的工作，将其扩展至GPU硬件并分别在CUDA和Kokkos编程语言中实现。本工作聚焦于Landau核以及NVIDIA硬件，但也给出了在AMD和Fujitsu/ARM硬件上的初步结果，以及一个等离子体热猝灭速度空间模型的端到端性能。完全隐式Landau时间积分器和等离子体热猝灭模型均可在PETSc（可移植可扩展科学计算工具箱）中公开获取。
引用
@article{arxiv.2104.10000,
title = {Exascale Landau collision operator in the Cuda programming model applied to thermal quench plasmas},
author = {M. F. Adams and D. P. Brennan and M. G. Knepley and P. Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.10000},
year = {2023}
}