Вестник БФУ им. И. Канта

2015 Выпуск №04

Назад к списку Скачать статью

Алгоритм и модель хранения данных при решении задачи взаимодействия спутника и плазмы методом молекулярной динамики с использованием технологии CUDA

Страницы / Pages
114-120

Аннотация

Рассмотрен параллельный алгоритм математической модели взаимодействия заряженного малого спутника и тепловой космической плазмы. Основной проблемой при реализации алгоритма является постоянное поддержание всего объема данных для каждого вычислителя в актуальном состоянии, а также синхронизация и минимизация обменов. Выбор графических ускорителей для расчета позволяет сфокусировать максимальное  количество вычислителей на одном узле. Проблемы синхронизации решаются на уровне потоков процессора. Полученный алгоритм сложен в реализации, но наиболее эффективно использует вычислительные ресурсы для решения задачи, легко масштабируется для гибридных вычислений и имеет потенциал роста при использовании MPI+CUDA+CPU threads  гибридной модели программирования.

Список литературы

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 Interball-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 Interball-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 совместимость научного космического комплекса АРКАД-3. М., 1984.
7. Ридлер В., Торкар К., Веселов М. В. и др. Эксперимент РОН по активному регулированию 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 моделирование 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 университета 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 конферен¬ции, 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.