Параллельный алгоритм решения задач динамики заряженных частиц с учетом балансировки вычислительной нагрузки
Аннотация
Рассмотрены задачи динамики встречных пучков заряженных частиц в ускорителях и
динамики плазменных электронов в ловушке с инверсными магнитными пробками и муль-типольными магнитными стенками. Модели построены на основе метода частиц в ячейках.
Такие задачи требуют большого объема вычислений и могут быть решены только с приме-нением мощных суперЭВМ. Для равномерной и полной загрузки вычислительных узлов вы-полнена модификация эйлерово-лагранжевой декомпозиции в случае существенно неравно-мерного распределения частиц по пространству и по времени.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Вшивков, В. А. Трехмерное моделирование динамики ультрарелятивистских пучков заряженных частиц: особенности вычисления начальных и граничных условий / В.А. Вшивков, М.А. Боронина // Математическое моделирование. — 2012. — Том
, №2. — С. 67-83.
Хокни, Р. Численное моделирование методом частиц. / Хокни Р., Иствуд Дж. — М.: Мир, 1962
Березин, Ю.А. Метод частиц в динамике разреженной плазмы. / Березин Ю.А.,
Вшивков В.А. — Новосибирск, «Наука», 1980.
Власов, А.А. Теория многих частиц. / Власов А.А. — М.-Л., ГИТТЛ, 1950, 348 с.
Langdon, A.B. Electromagnetic and relativistic plasma simulation models / Langdon A.B, Lasinski B.F. // Meth. Comput. Phys. — 1976. —Vol. 16. — P. 327-366.
Villasenor, J. Rigorous charge conservation for local electromagnetic field solver / Villasenor J., Buneman O. // Computer Phys. Comm. — 1992. — Vol. 69. — P. 306-316.
Dimov, G.I. Feasible scenario of startup and burnup of fusion plasma in ambipolar D-T reactor / Dimov G.I. // Transactions of Fusion Science and Technology. — 2011. — Vol. 59, No.1T. — P. 208-210.
Birdsall, C.K. Particle-in-Cell Charged-Particle Simulation Plus Monte Carlo Collisions With Neutral Atoms, PIC-MCC / Birdsall C.K. // IEEE Trans. Plasma Sci. — 1991. Vol. 19, No. 2. — P. 65-83.
C. Rimbault. GUINEA-PIG: A tool for beam-beam effect study // EUROTeV workshop. — 2006. — Vol. Daresbury, 26-27 April.
Anderson, E. B. ODYSSEUS: A Dynamic Strong-Strong Beam-Beam Simulation for Storage Rings / E. B. Anderson, T. I. Banks, J. T. Rogers // International Computational Accelerator Physics Conference. — 1998.
Bassetti, M. Closed Expression for the Electric Field of a Two-Dimensional Gaussian Charge / M. Bassetti, G. Erskine // CERNISR-ISR-TH/80-06. — 1980.
Kabel, A. A Multi-bunch, Three-dimensional, Strong-strong Beam-beam Simulation Code for Parallel Computers / A. Kabel, Y. Cai. // 9th European Particle Accelerator Conference. — 2004.
Qiang, Ji. Parallel Strong-Strong/Strong-Weak Simulations of Beam-Beam Interaction in Hadron Accelerators / Ji Qiang, Miguel Furman, Robert D. Ryne, Wolfram Fischer, Tanaji Sen, Meiqin Xiao // AIP Conference Proceedings. — 2003. — Vol. 693. — P. 278-281.
Андрианов, А.Н. Подход к параллельной реализации метода частиц в ячейках / Андрианов А.Н., Ефимкин К.Н. // Препринты ИПМ — Москва, 2009 г. — №009, 20c.
Берендеев, Е.А. Реализация эффективных параллельных вычислений при моделировании больших задач физики плазмы методом частиц в ячейках / Берендеев Е.А., Ефимова А.А. // Мат. междунар. конф. «Параллельные вычислительные технологии». Новосибирск, 2012. — C. 380-385.
DOI: http://dx.doi.org/10.14529/cmse140109