Optimization of Particle-In-Cell simulations for Vlasov-Poisson system with strong magnetic field

Autor: Mathieu Lutz, Sever Adrian Hirstoaga, Edwin Chacon-Golcher
Přispěvatelé: Institute of Physics [Prague], Czech Academy of Sciences [Prague] (CAS), TOkamaks and NUmerical Simulations (TONUS), Institut de Recherche Mathématique Avancée (IRMA), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Nancy - Grand Est, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219 (IMT), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: ESAIM: Proceedings and Surveys
ESAIM: Proceedings and Surveys, 2016, CEMRACS 2014-Numerical Modeling of Plasmas, 53, pp.177-190. ⟨10.1051/proc/201653011⟩
ESAIM: Proceedings and Surveys, Vol 53, Pp 177-190 (2016)
ESAIM: Proceedings and Surveys, EDP Sciences, 2016, CEMRACS 2014-Numerical Modeling of Plasmas, 53, pp.177-190. ⟨10.1051/proc/201653011⟩
ISSN: 2267-3059
DOI: 10.1051/proc/201653011⟩
Popis: We study the dynamics of charged particles under the influence of a strong magnetic field by numerically solving the Vlasov-Poisson and guiding center models. By using appropriate data structures, we implement an efficient (from the memory access point of view) particle-in-cell method which enables simulations with a large number of particles. We present numerical results for classical one-dimensional Landau damping and two-dimensional Kelvin-Helmholtz test cases. The implementation also relies on a standard hybrid MPI/OpenMP parallelization. Code performance is assessed by the observed speedup and attained memory bandwidth.
Databáze: OpenAIRE