IKBFU's Vestnik

2015 Issue №04

Back to the list Download an article

An algorithm and model of data saving for solving the problem of satellite-plasma interaction by the molecular dynamic method using the CUDA technology

Pages
114-120

Abstract

This article considers a parallel algorithm of the mathematical model of interaction between a charged small satellite and thermal space plasma. The main problem of the algorithm implementation is to maintain the total amount of current data for each calculator and to synchronize and minimize exchanges. The range of graphics accelerators chosen for calculation makes it possible to focus the maximum number of calculators on a single node. Syn-chronization problems are solved at the level of processor threads. The result-ing algorithm is difficult to implement; however, it shows the most efficient use of computing resources in solving the problem, can be easily scaled for hybrid computing, and has great potential when using the MPI + CUDA + CPU threads of a hybrid programming model.

Reference

1. Альперт Я. Л., Гуревич А. В., Питаевский Л. П. Искусственные спутники в разреженной плазме. М., 1964.
2. Зинин Л. В., Гальперин Ю. И., Гладышев В. А. и др. Математическая модель измерений тепловой анизотропной плазмы энерго-масс-угловыми спектрометрами ионов на заряженном спутнике // Космические исследования. 1995. Т. 33, № 6. С. 563—571.
3. Bouhram M., Dubouloz N., Hamelin M. et al. Electrostatic interaction between In-terball-2 and the ambient plasma. 1. Determination of the spacecraft potential from current calculations // Ann. Geophys. 2002. Vol. 20, N 3. P. 365—376.
4. Hamelin M., Bouhram M., Dubouloz N. et al. Electrostatic interaction between In-terball-2 and the ambient plasma. 2. Influence on the low energy ion measurements with Hyperboloid // Ann. Geophys. 2002. Vol. 20, N 3. P. 377—390.
5. Зинин Л. В., Гальперин Ю. И., Григорьев С. А. и др. Об измерениях эффектов поляризационного джета во внешней плазмосфере // Космические исследования. 1998. Т. 36, № 1. C. 42—52.
6. Гальперин Ю. И., Гладышев В. А., Козлов А. И. и др. Электромагнитная со-вместимость научного космического комплекса АРКАД-3. М., 1984.
7. Ридлер В., Торкар К., Веселов М. В. и др. Эксперимент РОН по активному ре-гулированию электростатического потенциала космического аппарата // Космические исследования. 1998. Т. 36, № 1. С. 53—62.
8. Torkar K., Veselov M. V., Afonin V. V. et al. An experiment to study and control the Langmuir sheath around INTERBALL-2 // Ann. Geophys. 1998. Vol. 16. P. 1086—1096.
9. Zinin L., Grigoriev S., Rylina I. The models of electric field distributions near a satellite // Proceedings of the conference in memory of Yuri Galperin / eds. L. M. Zelenyi, M. A. Geller, J. H. Allen. CAWSES Handbook-001, 2004. P. 76—83.
10. Котельников В. А., Котельников М. В., Гидаспов В. Ю. Математическое моде-лирование обтекания тел потоками столкновительной и бесстолкновительной плазмы. М., 2010.
11. Рылина И. В., Зинин Л. В., Григорьев С. А. и др. Гидродинамический подход к моделированию распределения тепловой плазмы вокруг движущегося заряженного спутника // Космические исследования. 2002. Т. 40, № 4. С. 395—405.
12. Зинин Л. В., Ишанов С. А., Шарамет А. А. и др. Моделирование распределения ионов вблизи заряженного спутника методом молекулярной динамики. 2-D приближение // Вестник Балтийского федерального универ-ситета им. И. Канта. 2012. Вып. 10. С. 53—60.
13. Шарамет А. А., Зинин Л. В. Ишанов С. А. и др. 2D моделирование ионной тени за заряженным спутником методом молекулярной динамики // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. 2013. Вып. 10. С. 26—30.
14. Шарамет А. А., Зинин Л. В. Влияние относительной скорости спутника и плазмы на ионную тень заряженного спутника при 2D моделировании методом молекулярной динамики // Высокопроизводительные вычисления — математические модели и алгоритмы : материалы II Международной конференции, посвященной Карлу Якоби. Калининград, 3—5 октября 2013 г. Калинин¬град, 2013. С. 226—227.
15. Зинин Л. В., Шарамет А. А., Ишанов С. А. и др. Моделирование траекторий электронов и ионов тепловой плазмы в электрическом поле спутника методом молекулярной динамики // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. 2014. № 10. С. 47—52.