Вычислительная магнитогидродинамика

Вычислительная магнитогидродинамика (ВМГД) — быстро развивающийся раздел магнитогидродинамики , который 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, используемых в вычислительной гидродинамике . Сложность в основном возникает из-за наличия магнитного поля и его связи с жидкостью. Одним из важных вопросов является численное сохранение условия (сохранения магнитного потока ) из уравнений Максвелла , чтобы избежать присутствия в решениях нереалистичных эффектов, а именно магнитных монополей . ${\displaystyle \nabla \cdot {\mathbf {B} }=0}$

Программное обеспечение MHD с открытым исходным кодом

• Карандашный код
  Сжимаемый резистивный МГД, без дивергенций, модуль встроенных частиц, явная схема с конечными разностями, 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, характеризующихся самогравитирующими, намагниченными, сжимаемыми, излучающими потоками жидкости. Он основан на методе адаптивного уточнения сетки (AMR) на полностью многопоточном градуированном октодереве. RAMSES написан на Фортране 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 графических процессоров ( графических процессоров NVIDIA ), поэтому распараллеливание основано на MPI для распределенной обработки памяти, а также на языке программирования CUDA для эффективного использования ресурсов графического процессора . Поддерживаются статические гравитационные поля. Реализованы различные методы конечного объема. Исходный код доступен.
• Athena
  Athena — это сеточная программа для астрофизической магнитогидродинамики (МГД). Он был разработан в первую очередь для изучения межзвездной среды, звездообразования и аккреционных потоков. ^[3] Исходный код доступен.
• EOF-Library
  EOF-Library — это программное обеспечение, объединяющее пакеты моделирования Elmer FEM и OpenFOAM . Это обеспечивает эффективную интерполяцию внутреннего поля и связь между конечным элементом и структурами конечного объема . Потенциальные применения — МГД, конвективное охлаждение электрических устройств, промышленная физика плазмы и микроволновый нагрев жидкостей. ^[4]

Программное обеспечение MHD с закрытым исходным кодом

• USIM
• МАШ2
• СТАР-СКМ+

Смотрите также

• Магнитогидродинамическая турбулентность
• Магнитный расходомер
• Плазменное моделирование

Рекомендации

1. Тейсье, Р. (2002). «Космологическая гидродинамика с адаптивным уточнением сетки. Новая программа высокого разрешения под названием RAMSES». Астрономия и астрофизика . 385 : 337–364. arXiv : astro-ph/0111367 . Бибкод : 2002A&A...385..337T. дои : 10.1051/0004-6361:20011817. S2CID  5504247.
2. Геллер, К; Ван, П; Вазза, Ф; Тейсье, Р. (28 сентября 2015 г.). «Численная космология на графическом процессоре с Энцо и Рамзесом». Физический журнал: серия конференций . 640 (1): 012058.arXiv : 1412.0934 . Бибкод : 2015JPhCS.640a2058G. дои : 10.1088/1742-6596/640/1/012058. S2CID  118194615 . Проверено 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 астрофизической МГД». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 178 (1): 137–177. arXiv : 0804.0402 . Бибкод : 2008ApJS..178..137S. дои : 10.1086/588755. S2CID  10934839.
4. Венсельс, Юрис; Робак, Питер; Гежа, Вадим (01.01.2019). «Библиотека EOF: Elmer FEM и соединитель OpenFOAM с открытым исходным кодом для электромагнетизма и гидродинамики». Программное обеспечениеX . 9 : 68–72. Бибкод : 2019SoftX...9...68В. дои : 10.1016/j.softx.2019.01.007 . ISSN  2352-7110.

• Брио М., Ву CC (1988), «Разностная схема против ветра для уравнений идеальной магнитогидродинамики», Journal of Computational Physics , 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 формы против ветра 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 Римана и численные методы гидродинамики , Springer-Verlag.
• Ледвина, С.А.; Ю.-Ж. Ма; Э. Каллио (2008). «Моделирование и моделирование текущей плазмы и связанных с ней явлений». Обзоры космической науки . 139 (1–4): 143–189. Бибкод :2008ССРв..139..143Л. doi : 10.1007/s11214-008-9384-6 (неактивен 3 мая 2024 г.). S2CID  121999061.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactive as of May 2024 (link)

Внешние ссылки

• NCBI