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Software - PicPanther

Kinetische Simulationen von kollisionsfreiem Plasma müssen meist die kleinsten Skalen in einem Plasma auflösen, wodurch die Problembereiche begrenzt werden, die angegangen werden können. Die Courant-Friedrichs-Levy-Bedingung wirft weitere Probleme auf. Explizite Algorithmen erfordern viel Rechenleistung, um diese Einschränkungen zu bewältigen. Implementierungen impliziter Algorithmen sind dagegen sehr komplex. Sehr wenige implizite Codes sind offen verfügbar und zugänglich. Vollständig relativistische, dreidimensionale elektromagnetische implizite PiC-Codes sind im Allgemeinen selten.

In meiner Gruppe wurde ein impliziter Code entwickelt: PICPANTHER: A simple, concise implementation of the relativistic moment implicit particle-in-cell method (Kempf, Kilian, Ganse, Schreiner und Spanier 2015, Computer Physics Communications) .

PICPANTHER implementiert die relativistische Momente der impliziten Particle-in-Cell Methode . Die implizite elektrische Feldgleichung wird gelöst unter Verwendung des GMRES-Algorithmus mit Operatoren, die als spärliche Matrizen dargestellt werden. Für jedes Teilchen wird die implizite Bewegungsgleichung über ein robustes Newton-Krylov-Schema gelöst. Die Parallelisierung wird durch einfache Domänenzerlegung erreicht, was zu einer guten Skalierbarkeit führt.

PICPANTHER erlaubt nur euklidische Geometrien. Derzeit werden nur periodische Randbedingungen bereitgestellt. Ungewöhnliche Merkmale: PICPANTHER verwendet fortschrittliche numerische Techniken (GMRES, Newton-Krylov), um relativistische Versionen der Bewegungs- und Feldgleichungen eines PiC-Codes implizit zu lösen. Es wurde so konzipiert, dass es einfach und präzise ist und erweiterte C++11-Sprachfunktionen verwendet. Darüber hinaus ist es parallelisiert und zeigt ein gutes Skalierungsverhalten.

PICPANTHER ist in der Bibliothek von Computer Physics Communications frei verfügbar!:
Kempf, Andreas; Kilian, Patrick; Ganse, Urs; Schreiner, Cedric; Spanier, Felix (2015), “PICPANTHER: A simple, concise implementation of the relativistic moment implicit particle-in-cell method ”, Mendeley Data, V1, DOI 10.17632/gcy5p3ddfb.1

Verantwortlich: Felix Spanier, letzte Änderung am 12.10.2020 14:23 CEST
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