Месяц Е.А.   Снытников А.В.  

Повышение точности моделирования методом частиц в ячейках на гибридных суперЭВМ с помощью шаблонов C++

Докладчик: Месяц Е.А.

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕТОДОМ ЧАСТИЦ В ЯЧЕЙКАХ
НА ГИБРИДНЫХ СуперЭВМ С ПОМОЩЬЮ ШАБЛОНОВ C++

Е. А. Месяц, А. В. Снытников

ИВМиМГ СО РАН, Новосибирск
snytav@sscc.ru, mesyats@gmail.com

Цель данной работы заключается в создании параллельных численных методов для решения задач физики плазмы, в которых присутствует плазменная турбулентность. Такие задачи необходимо рассматривать в рамках кинетического подхода, что означает использование метода частиц в ячейках[1]. Таким образом исключительно важной является возможность понижения уровня численных шумов без увеличения числа модельных частиц. При этом повышение точности должно происходить без полной переработки численного кода, с заменой только лишь отдельных небольших фрагментов. 

Для понижения уровня численных шумов при моделировании использовались частицы с различной формой ядра в виде B-сплайнов 2 и 3 порядков. Удобство и простота замены ядер в коде обеспечивается шаблонами С++ с использованием алгоритма Есиркепова [2]  расчета токов. Область моделирования реализуется в виде парамеризованного класса (шаблона) языка С++. Его параметром является класс ячейка, один из методов которого реализует ядро метода частиц. Таким образом использование ядер модельных частиц повышенной гладкости позволяет получать более точный результат, а технология шаблонов дает возможность быстро производить замену формы ядра частицы.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 14-12-00043. Разработка кода велась при поддержке грантов РФФИ № 15-31-20150, 14-01-00392 и 14-07-00241. Расчеты проводились на гибридном суперкомпьютере ССКЦ СО РАН НКС-30Т+GPU.

ЛИТЕРАТУРА
1. K.V.Lotov, I.V.Timofeev, E.A.Mesyats, A.V.Snytnikov, V.A.Vshivkov. Note on quantitatively correct simulations of the kinetic beam-plasma instability. // Physics of Plasmas, 22, 024502 (2015)
2. T.Zh. Esirkepov Exact charge conservation scheme for Particle-in-Cell simulation with an arbitrary form-factor // Computer Physics Communications.Computer Physics Communications. 2001. V. 135, iss. 2. P. 144-153.


К списку докладов