3D Kinetic Simulations of Whistler Turbulence on a Parallel Supercomputer
并行超级计算机上惠斯勒湍流的 3D 动力学模拟
基本信息
- 批准号:1202603
- 负责人:
- 金额:$ 42.6万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2012
- 资助国家:美国
- 起止时间:2012-07-01 至 2016-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The Principal Investigator's team will perform 3D electromagnetic particle-in-cell simulations of whistler turbulence in a joint effort by the University of Southern California (USC) and the Los Alamos National Laboratory (LANL), in order to understand the evolution of whistler turbulence and its role in energy transport and distribution in the solar wind and astrophysical plasmas. This team will study how the Earth and the heliosphere respond to small-scale, microscopic plasma processes created by turbulence, which may significantly affect the energy and momentum transport at the macroscopic scale in the interconnected Sun-heliosphere-Earth system. This team will also apply high performance computing techniques to plasma physics research through simulating the collective behavior of tens to hundreds of billions of particles on state-of-the-art, massively parallel supercomputers architectures using terabytes of memory. This research will lead to improved understanding of the effects of micro-scale plasma processes on the global dynamics of the macro-scale plasma systems that control the geospace environment. This research will provide modeling tools and physics parameters that will be relevant to the data analysis and mission planning to be performed for upcoming spacecraft missions. These results will also directly contribute to improving space weather predictions and will support and sustain a collaborative research infrastructure between an academic institution and a government research laboratory. This project will support a graduate student's Ph.D. dissertation, and will contribute to additional education and training through the incorporation of the research results and computational models developed in this study into graduate-level plasma physics and computational simulation courses at USC.
在南加州大学(USC)和洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)的共同努力下,首席研究员团队将对whistler湍流进行三维电磁粒子模拟,以了解whistler湍流的演变及其在太阳风和天体物理等离子体中的能量传输和分布中的作用。这个团队将研究地球和日球层如何对湍流产生的小规模、微观等离子体过程做出反应,湍流可能会在宏观尺度上显著影响相互关联的太阳-日球层-地球系统的能量和动量传输。该团队还将把高性能计算技术应用于等离子体物理研究,通过在最先进的、使用tb内存的大规模并行超级计算机架构上模拟数百亿到数千亿粒子的集体行为。这项研究将有助于更好地理解微尺度等离子体过程对控制地球空间环境的宏观等离子体系统全局动力学的影响。这项研究将提供建模工具和物理参数,这些工具和物理参数将与即将执行的航天器任务的数据分析和任务规划相关。这些结果还将直接有助于改善空间天气预报,并将支持和维持学术机构和政府研究实验室之间的合作研究基础设施。该项目将支持研究生的博士论文,并将通过将本研究中开发的研究结果和计算模型纳入南加州大学研究生水平的等离子体物理和计算模拟课程,为额外的教育和培训做出贡献。
项目成果
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