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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2011-10-21 14:15 適合格子細分化法を用いたマルチスケールプラズマ粒子シミュレーション手法の開発と並列化 ○臼井英之（神戸大/JST）・沼波政倫（核融合科学研）・八木耀平・松井竜樹（神戸大）・森高外征雄（阪大）  CPSY2011-32 |
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| 抄録 | （和） | 本研究ではマルチスケール対応のプラズマ粒子シミュレーション手法を開発するために、電磁場が定義されている空間格子に適合格子細分化法（Adaptive Mesh Refinement :AMR)を適応し、そこに従来の粒子法(Particle-In-Cell: PIC)を用いてプラズマ粒子を導入する。シミュレーション内に生起する現象の空間的特性長を各格子点においてモニターし、それに対応した最適な空間分解能をもつ格子システムをAMRによって局所階層的にかつ動的に導入することにより、全体としてマルチスケールシミュレーションを可能にする。本コードのプロセス並列化では、シミュレーション領域をプロセス数だけ小領域に分けてそれぞれを各プロセスに割り当て並列に解き進める領域分割法を採用する。各小領域の境界値はMPI通信でやり取りを行う。粒子シミュレーションでは各プロセスに配分された粒子数が粒子運動のため時間的に変動し負荷バランスが崩れる。そこで我々は、負荷バランス維持のために各プロセスに割り当てられた小領域の負荷を動的に調整する動的領域分割法を開発し採用する。 |
| （英） | Space plasma phenomena occur in multi-scale processes from the electron scale to the magnetohydrodynamic scale. To investigate such multi-scale phenomena including plasma kinetic effects, we started to develop a new electromagnetic Particle-In-Cell (PIC) code with Adaptive Mesh Refinement (AMR) technique. AMR can realize high-resolution calculation saving computer resources by generating and removing hierarchical cells dynamically. In the parallelization, we adopt domain decomposition method and for good locality preserving and dynamical load balancing, we will use the Morton ordered curve. In the PIC method, particle calculation occupies most of the total calculation time. In our AMR-PIC code, time step intervals are also refined. To realize the load balancing between processes in the domain decomposition scheme, it is the most essential to consider the number of particle calculation loops for each cell among all hierarchical levels as a work weight for each processor. Therefore, we calculate the work weights based on the cost of particle calculation and hierarchical levels of each cell. Then we decompose the domain according to the Morton curve and the work weight, so that each processor has approximately the same amount of work. By performing a simple one-dimensional simulation, we confirmed that the dynamic load balancing is achieved and the computation time is reduced by introducing the dynamic domain decomposition scheme. | |
| キーワード | （和） | プラズマシミュレーション / 適合格子細分化法 / Particle-In-Cell / 領域分割 / 並列化 / / / |
| （英） | Plasma simulation / Adaptive Mesh Refinement / Particle-In-Cell / domain decomposition / parallelization / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 111, no. 255, CPSY2011-32, pp. 41-46, 2011年10月. | |
| 資料番号 | CPSY2011-32 | |
| 発行日 | 2011-10-14 (CPSY) | |
| ISSN | Print edition: ISSN 0913-5685 Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | CPSY2011-32 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | CPSY |
| 開催期間 | 2011-10-21 - 2011-10-21 |
| 開催地（和） | 神戸大学大学院 |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | ネットワーク、クラウドおよび一般 |
| テーマ（英） | |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | CPSY |
| 会議コード | 2011-10-CPSY |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 適合格子細分化法を用いたマルチスケールプラズマ粒子シミュレーション手法の開発と並列化 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A Multi-Scale Electromagnetic Particle Code with Adaptive Mesh Refinement and Its Parallelization |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | プラズマシミュレーション / Plasma simulation |
| キーワード(2)（和/英） | 適合格子細分化法 / Adaptive Mesh Refinement |
| キーワード(3)（和/英） | Particle-In-Cell / Particle-In-Cell |
| キーワード(4)（和/英） | 領域分割 / domain decomposition |
| キーワード(5)（和/英） | 並列化 / parallelization |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 臼井 英之 / Hideyuki Usui / ウスイ ヒデユキ |
| 第1著者 所属（和/英） | 神戸大学 (略称： 神戸大/JST) Kobe University (略称： Kobe Univ.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 沼波 政倫 / Masanori Nunami / ヌナミ マサノリ |
| 第2著者 所属（和/英） | 核融合科学研究所 (略称： 核融合科学研) National Institute for Fusion Research (略称： NIFS) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 八木 耀平 / Yohei Yagi / ヤギ ヨウヘイ |
| 第3著者 所属（和/英） | 神戸大学 (略称： 神戸大) Kobe University (略称： Kobe Univ.) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | 松井 竜樹 / Tatsuki Matsui / マツイ タツキ |
| 第4著者 所属（和/英） | 神戸大学 (略称： 神戸大) Kobe University (略称： Kobe Univ.) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） | 森高 外征雄 / Toseo Moritaka / モリタカ トセオ |
| 第5著者 所属（和/英） | 大阪大学 (略称： 阪大) Osaka University (略称： Osaka Univ.) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2011-10-21 14:15:00 |
| 発表時間 | 20分 |
| 申込先研究会 | CPSY |
| 資料番号 | CPSY2011-32 |
| 巻番号（vol） | vol.111 |
| 号番号（no） | no.255 |
| ページ範囲 | pp.41-46 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2011-10-14 (CPSY) |
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