Параллельный алгоритм решения задач динамики заряженных частиц с учетом балансировки вычислительной нагрузки

Abstract

Рассмотрены задачи динамики встречных пучков заряженных частиц в ускорителях и динамики плазменных электронов в ловушке с инверсными магнитными пробками и мультипольными магнитными стенками. Модели построены на основе метода частиц в ячейках. Такие задачи требуют большого объема вычислений и могут быть решены только с применением мощных суперЭВМ. Для равномерной и полной загрузки вычислительных узлов выполнена модификация эйлерово-лагранжевой декомпозиции в случае существенно неравномерного распределения частиц по пространству и по времени.We present new solution methods for dynamics of counter charged beams in accelerators and plasma electrons dynamics in a trap with inverse magnetic mirrors and multipole magnetic walls. The models are based on the particle-in-cell method. These problems require extremely large computations and can be solved by the use of powerful supercomputers only. A modification of the euler-lagrangian decomposition is implemented in order to achieve full and balanced load of computational nodes in case of highly nonuniform particle distribution in space and time.