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Michikazu小林;菲利普·帕尔纳多;弗兰基·卢登斯;科伦丁州洛托德;卢米尼塔·达奈拉;马克·布拉切特;达奈拉、艾诺特

使用Gross-Pitaevskii方程的量子湍流模拟：高性能计算和新的数值基准。 （英语） Zbl 07689024号

计算。物理学。Commun公司。 258，文章ID 107579，26 p.（2021）.
摘要：我们对由Gross-Pitaevskii方程建模的量子湍流进行了高性能和高精度的数值模拟，以用于系统宏观波函数的时间演化。该模型的流体动力学模拟是一种无粘性的流动，所有旋转流动都由具有相同拓扑线型结构和循环的量子化涡携带。数值模拟从包含大量量子化涡旋的初始状态开始，并遵循混沌涡旋相互作用导致涡旋缠结湍流状态。Gross-Pitaevskii方程是使用基于伪谱空间离散化和时间积分的二阶分裂的并行（MPI-OpenMP）代码求解的。我们基于用于生成初始状态的不同方法定义了四种量子湍流模拟情况：前两种是基于与经典Taylor-Green和Arnold-Beltrami-Childress涡旋流的流体动力学类比，而其他两种方法通过生成平滑的随机相位场或播种随机涡旋环对来直接操纵波函数。通过呈现主要感兴趣量（能量、螺旋度等）的统计特性（光谱和结构函数），详细分析了每种情况下对应的湍流场动力学。尽管初始状态不同，但仍确定了量子湍流的一些一般特征。通过定义可用于验证或校准新Gross-Pitaevskii代码的相应基准，详细介绍了每种情况下的数值和物理参数。文中还报告了一个参考案例的并行计算效率。

引用于4文件

MSC公司：

82至XX 统计力学，物质结构
76倍 流体力学

关键词：

量子湍流;gross-Pitaevskii方程;泰勒-格林;基础知识;并行计算;光谱法
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\textit{M.Kobayashi}等人，计算。物理学。Commun公司。258，文章ID 107579，26 p.（2021；Zbl 07689024）
全文： DOI程序 arXiv公司

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