Вычислительная магнитогидродинамика

Вычислительная магнитная гидродинамика (CMHD) — это быстро развивающаяся ветвь магнитной гидродинамики , которая использует численные методы и алгоритмы для решения и анализа задач, связанных с электропроводящими жидкостями. Большинство методов, используемых в CMHD, заимствованы из хорошо зарекомендовавших себя методов, применяемых в вычислительной гидродинамике . Сложность в основном возникает из-за наличия магнитного поля и его связи с жидкостью. Одной из важных проблем является численное поддержание условия (сохранения магнитного потока ) из уравнений Максвелла , чтобы избежать присутствия нереалистичных эффектов, а именно магнитных монополей , в решениях. ${\displaystyle \nabla \cdot {\mathbf {B} }=0}$

Программное обеспечение MHD с открытым исходным кодом

• Pencil Code
  Сжимаемая резистивная МГД, внутренняя свободная от расхождений, модуль внедренных частиц, явная схема конечных разностей, производные высокого порядка, Fortran95 и C, распараллеливание до сотен тысяч ядер. Исходный код доступен.
• RAMSES
  RAMSES — это программа с открытым исходным кодом для моделирования астрофизических систем, включающая самогравитирующие, намагниченные, сжимаемые, излучающие потоки жидкости. Она основана на технике адаптивного уточнения сетки (AMR) на полностью прошитом градуированном октодереве. RAMSES написана на Fortran 90 и интенсивно использует библиотеку интерфейса передачи сообщений (MPI). ^{[1] [2]} Исходный код доступен.
• RamsesGPU
  RamsesGPU — это MHD-программа, написанная на C++, основанная на оригинальном RAMSES, но только для обычной сетки (без AMR ). Код был разработан для работы на больших кластерах GPU ( графические процессоры NVIDIA ), поэтому параллелизация опирается на MPI для распределенной обработки памяти, а также на язык программирования CUDA для эффективного использования ресурсов GPU . Поддерживаются статические гравитационные поля. Реализованы различные методы конечного объема. Доступен исходный код.
• Athena
  Athena — это сеточная программа для астрофизической магнитогидродинамики (МГД). Она была разработана в первую очередь для изучения межзвездной среды, звездообразования и аккреционных потоков. ^[3] Исходный код доступен.
• EOF-Library
  EOF-Library — это программное обеспечение, которое объединяет пакеты моделирования Elmer FEM и OpenFOAM . Оно обеспечивает эффективную внутреннюю интерполяцию поля и связь между конечными элементами и каркасами конечного объема . Потенциальные приложения — МГД, конвективное охлаждение электрических устройств, промышленная физика плазмы и микроволновый нагрев жидкостей. ^[4]

Программное обеспечение MHD с закрытым исходным кодом

• USim
• МАХ2
• ЗВЕЗДА-CCM+

Смотрите также

• Магнитогидродинамическая турбулентность
• Магнитный расходомер
• Моделирование плазмы

Ссылки

1. Teyssier, R (2002). «Космологическая гидродинамика с адаптивным уточнением сетки. Новая программа высокого разрешения под названием RAMSES». Астрономия и астрофизика . 385 : 337–364. arXiv : astro-ph/0111367 . Bibcode : 2002A&A...385..337T. doi : 10.1051/0004-6361:20011817. S2CID  5504247.
2. Gheller, C; Wang, P; Vazza, F; Teyssier, R (28 сентября 2015 г.). "Численная космология на GPU с Энцо и Рамзесом". Journal of Physics: Conference Series . 640 (1): 012058. arXiv : 1412.0934 . Bibcode : 2015JPhCS.640a2058G. doi : 10.1088/1742-6596/640/1/012058. S2CID  118194615. Получено 1 июля 2016 г.
3. Стоун, Джеймс М.; Гардинер, Томас А.; Тойбен, Питер; Хоули, Джон Ф.; Саймон, Джейкоб Б. (сентябрь 2008 г.). «Афина: новый код для астрофизической МГД». Серия приложений к астрофизическому журналу . 178 (1): 137–177. arXiv : 0804.0402 . Bibcode :2008ApJS..178..137S. doi :10.1086/588755. S2CID  10934839.
4. Vencels, Juris; Råback, Peter; Geža, Vadims (2019-01-01). "EOF-Library: Открытый исходный код Elmer FEM и соединитель OpenFOAM для электромагнетизма и гидродинамики". SoftwareX . 9 : 68–72. Bibcode :2019SoftX...9...68V. doi : 10.1016/j.softx.2019.01.007 . ISSN  2352-7110.

• Брио, М., Ву, К.С. (1988), «Схема разностных уравнений идеальной магнитной гидродинамики против потока», Журнал вычислительной физики , 75 , 400–422.
• Анри-Мари Дамевен и Клаус А. Хоффманн (2002), «Разработка схемы Рунге-Кутты с TVD для магнитогазодинамики», Журнал космических аппаратов и ракет , 34 , № 4, 624–632.
• Роберт В. МакКормак (1999), «Метод сохранения противопоточной формы для идеальных уравнений магнитной гидродинамики», AIAA-99-3609 .
• Роберт В. МакКормак (2001), «Метод сохранения формы для динамики магнитной жидкости», AIAA-2001-0195 .

Дальнейшее чтение

• Торо, Э.Ф. (1999), Решатели уравнения Римана и численные методы для гидродинамики , Springer-Verlag.
• Ledvina, SA; Y.-J. Ma; E. Kallio (2008). «Моделирование и имитация текущей плазмы и связанных с ней явлений». Space Science Reviews . 139 (1–4): 143–189. Bibcode :2008SSRv..139..143L. doi :10.1007/s11214-008-9384-6 (неактивен 2024-05-03). S2CID  121999061.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactive as of May 2024 (link)

Внешние ссылки

• NCBI