Study of cross-scale coupling in space plasma via large-scale Vlasov simulations

通过大规模 Vlasov 模拟研究空间等离子体中的跨尺度耦合

• 批准号: 23740367
• 负责人: UMEDA Takayuki
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23740367/
• 关键词: プラズマ科学; 計算機シミュレーション; 計算科学; 第一原理; 地球惑星科学; ハイパフォーマンスコンピューティング

We study numerical schemes for the first-principle Vlasov code as a post-Peta-scale computer simulation technique of space plasma. We developed numerical algorithms for solving the collisionless Boltzmann (Vlasov) equation which is a hyper-dimensional conservation law. The new simulation code is parallelized for scalar massively parallel computers with more than 10,000 CPU cores. The new code is applied to various multi-scale processes in space plasma. The first global Vlasov simulation of a magnetized astronomical body is succeeded. Also, it is shown that temporal evolution of fluid-scale Kelvin-Helmholtz vortices generated at a velocity-shear layer is strongly affected by the particle-scale ion gyro motion.

本文研究了空间等离子体后Peta尺度计算机模拟技术的第一性原理Vlasov程序的数值格式。我们开发了数值算法求解无碰撞玻尔兹曼（弗拉索夫）方程，这是一个超维守恒律。新的模拟代码是并行的标量大规模并行计算机与超过10,000个CPU核心。新的代码适用于各种多尺度过程中的空间等离子体。成功地进行了第一次全球性的Vlasov磁化天体模拟。此外，它表明，在速度剪切层产生的流体尺度的开尔文-亥姆霍兹涡的时间演化的强烈影响的粒子尺度的离子陀螺仪运动。

项目成果

Global Vlasov simulation on magnetospheres of astronomical objects

天体磁层的全局 Vlasov 模拟

• DOI: 10.1088/1742-6596/454/1/012005
• 发表时间: 2013
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: T. Umeda;Y. Ito;K. Fukazawa
• 通讯作者: K. Fukazawa

太陽風と局所的磁場を持つ誘電物体との相互作用に関するブラソフシミュレーション

Vlasov 模拟太阳风与具有局部磁场的介电物体的相互作用

• 作者: 伊藤 陽介;梅田 隆行;荻野 竜樹
• 通讯作者: 荻野 竜樹

Performance measurement of parallel Vlasov code for space plasma on various scalar-type supercomputer systems

空间等离子体并行Vlasov代码在各种标量型超级计算机系统上的性能测量

• 作者: T. Umeda;K. Fukazawa
• 通讯作者: K. Fukazawa

Simulation of collisionless plasma with the Vlasov method

• 发表时间: 2012
• 作者: T. Umeda

Performance measurement of magnetohydrodynamic code for space plasma on the typical scalar type supercomputer systems with the large number of cores

空间等离子体磁流体动力学代码在典型标量型大核超级计算机系统上的性能测量

• DOI: 10.1177/1094342011434813
• 发表时间: 2012
• 期刊: International Journal of High Performance Computing Applications
• 影响因子: 3.1
• 作者: K. Fukazawa;T. Umeda
• 通讯作者: T. Umeda