物理学 > 等离子体物理
[提交于 2025年7月10日
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标题: Vidyut3d:一种用于非平衡等离子体的自适应网格GPU加速流体求解器
标题: Vidyut3d: a GPU accelerated fluid solver for non-equilibrium plasmas on adaptive grids
摘要: 我们在此工作中介绍了非平衡等离子体流体求解器的数值方法、编程方法、验证和性能评估,该求解器能够有效利用当前和未来的中央处理单元和图形处理单元(CPU+GPU)架构。 我们的等离子体流体模型在自适应笛卡尔网格上求解物种输运、静电泊松方程和电子温度的耦合守恒方程。 我们的求解器使用性能可移植的自适应网格/粒子管理库AMReX编写,并可在广泛可用的供应商特定GPU架构上移植。 我们使用制造解决方案的方法验证了我们的求解器,结果表明在中心扩散和五阶加权本质无振荡(WENO)对流方案下具有形式上的二阶精度。 我们还通过电容放电和大气压丝状放电的文献验证了我们的求解器。 我们展示了我们的求解器在两个三维模拟案例中的应用:一种是在Ar-H2混合物中的大气丝状放电传播,另一种是低压双电极射频反应器。 我们在三种不同的CPU+GPU架构上的性能研究表明,对于一个包含15种物质的400万单元模拟,使用AMD和NVIDIA GPU每个时间步相比单个CPU核心大约有150-400倍的速度提升。
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