Труды КНЦ вып.8 (ГЕЛИОФИЗИКА вып. 7/2017(8))

5. Применение нового метода к моделированию тонкого токового слоя в хвосте магнитосферы Новый метод был применен к моделированию тонких токовых слоев в ближнем и среднем хвосте магнитосферы Земли. Постановка задачи, а также основные теоретические вопросы и ключевые детали моделирования изложены в работах [7-9]. На основе нового метода были созданы два варианта программы: в первом расчеты выполнялись на 8 нитях 4-ядерного процессора Intel i7 с практически 100 % распараллеливанием при помощи системы ОрепМР, а во втором варианте основной объем вычислений — расчет траекторий, выполнялся на графическом процессоре (GPU) Titan 1080. Второй вариант программы продемонстрировал примерно в 20 раз более высокое быстродействие. Результаты расчетов по сравнению с ранее выполненными расчетами на основе метода частиц подтвердили существенно лучшие свойства нового метода. В частности, он оказался априорно свободен от ряда модельных эффектов, присущих методу. Также равновесная конфигурация в новом методе достигается всего за несколько итераций, в пределах 10, в то время как в расчетах по методу частиц требовалось несколько десятков итераций. Таким образом, использование нового метода позволяет на хорошем персональном компьютере с одним или двумя современными графическими процессорами (GPU) Titan 1080 позволяет моделировать задачи, для которых в случае использования метода частиц требовался бы достаточно мощный кластерный суперкомпьютер. 6. Выводы В работе предложен новый метод численного решения системы стационарных уравнений Власова, который работает напрямую с функциями распределения. Для их аппроксимации используется фиксированная регулярная сетка в координатном пространстве и подвижная регулярная сетка в пространстве скоростей с фиксированным размером и шагом, с центром в локальной гидродинамической скорости, и с возможностью ориентации ее осей по магнитному полю. Этот прием позволяет отслеживать носитель функции распределения в пространстве скоростей при помощи сетки минимального размера. По сравнению с методом крупных частиц главное преимущество нового метода состоит в том, что он обеспечивает возможность заранее определить расположение данных в оперативной памяти, к которым в ходе расчетов обращается каждая вычислительная нить. Это свойство позволяет создавать эффективные параллельные алгоритмы с выполнением основной части вычислений на графических процессорах. Благодаря этому предложенный метод позволяет создавать численные модели крупномасштабных процессов в бесстолкновительной космической плазме. Благодарность. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект 17-01-00100, и программы ОФН РАН V.15 «Динамика разреженной плазмы в космосе и лаборатории». 145