权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

How do fluid simulations reproduce kinetic simulation results?

流体模拟如何再现动力学模拟结果？

基本信息

批准号：
19H01868
负责人：
梅田隆行
金额：
$ 10.57万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

FDTD法を用いた電磁場シミュレーションにおいて、これまで空間2次精度の差分が50年以上にわたって用いられてきた。しかし、急峻な変化を持つ波形において数値が発生するという問題点があり、これは空間差分の精度を上げることによって抑制できることが知られていた。一方で、空間差分の精度を上げるをクーラン条件が厳しくなるという問題点もあった。本年度は、時間発展式に高階差分項を付加することによって、空間差分を4次精度化し、同時にクーラン条件も緩和する新たなFDTD法の開発に成功した。PIC法を用いたプラズマ粒子シミュレーションにおいて、運動方程式の数値解法としてこれまでBorisが50年以上にわたって用いられてきた。しかし、相対論的ローレンツ因子が大きくなるにつれて、磁場を横切るドリフト速度に大きな誤差が生じるという問題点があった。本年度は、荷電粒子の相対論的運動方程式の理論解に基づいた時間発展式を導出し、磁場を横切るドリフト速度を正確に与える新たな数値解法の開発に成功した。PIC法を用いたプラズマ粒子シミュレーションにおいて、電流密度計算のスレッド並列化の際に“リダクション”と呼ばれるスレッド間のプライベート配列を共有配列にまとめる演算が用いられてきた。しかし、リダクション演算では個々のスレッドがライベート配列を持つため、スレッド数が増加するにつれて使用メモリ量が増加し、また共有配列にまとめる計算量も増加するため、スケーラビリティが低下するという問題点があった。本年度は、ループブロッキングによるマルチカラー法に基づいて計算順序を変更することによって、個々のスレッドが共通配列のデータを更新する際のアクセス競合を抑制し、スレッド並列化の際に高いスケーラビリティを実現することに成功した。

FDTD method can be used to calculate the electromagnetic field with spatial second-order accuracy over 50 years. For example, if you want to increase the accuracy of spatial difference, you can increase the accuracy of spatial difference. The accuracy of a square difference is higher than that of a spatial difference, and the condition of a spatial difference is higher than that of a spatial difference. This year, the new FDTD method was successfully developed by adding the higher order difference terms in time and space. The PIC method is used to solve the equation of motion for 50 years. For example, the magnetic field is transverse, the velocity is transverse, and the error is large. This year, the theoretical solution of the equation of motion of charged particles was successfully developed. The PIC method is used to calculate the particle size and current density. In addition, the number of users increased, and the number of users increased. The number of users increased, and the number of users increased. This year, we successfully changed the calculation order of the base of the method, and we successfully reduced the competition of the base of the method when we updated the common arrangement.

项目成果

期刊论文数量（51）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Paradigm Shift in Program Structure of Particle-in-Cell Simulations

细胞内粒子模拟程序结构的范式转变

DOI：
10.3233/apc200072
发表时间：
2020
期刊：
Advances in Parallel Computing
影响因子：
0
作者：
TSUJINE Naru;HARUKI Takayuki;UMEDA Takayuki;NARIYUKI Yasuhiro;SATO Masahiro;Umeda Takayuki
通讯作者：
Umeda Takayuki

マルチカラー法によるプラズマ粒子コードのスレッド並列化

使用多色方法的等离子体粒子代码的线程并行化