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大规模并行等离子体湍流代码中的快速特征值计算。 (英语) Zbl 1204.68267号

概要:磁聚变旨在为21世纪及其后的世界提供(CO_2)自由能。然而,国际聚变实验ITER(目前正在建设中)的成功将在很大程度上取决于所谓的能量限制时间的值。描述底层物理过程的最先进工具之一是高度可扩展(至少32768核)的等离子体湍流代码GENE。
GENE采用直线法在五维相空间中求解一组非线性偏微分积分方程,时间积分采用四阶显式Runge-Kutta格式。为了最大限度地提高效率,该代码计算线性化方程的本征谱,以确定保持方法稳定性的最大可能时间步长。这需要计算复杂的非厄米矩阵的最大特征值(就其大小而言),该矩阵的大小可能从几百万到十亿不等。SLEPc是特征值问题计算的可扩展库,用于有效计算这部分频谱。
此外,特征值计算可以为等离子体湍流特性提供新的见解。后者由许多不同的不稳定模式驱动,包括主导模式和次主导模式,这些模式可以通过SLEPc确定。从数值的角度来看,这种计算更具挑战性,因为这些特征值可以被视为内部的,而且线性化算子只能以隐式形式使用。我们分析了计算这些模式的不同策略的可行性,包括无矩阵谱变换和谐波投影方法。

MSC公司:

68宽10 计算机科学中的并行算法
65层99 数值线性代数
2005年5月 并行数值计算
76F99型 湍流
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全文: 内政部

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