Coupling of kinetic and fluid descriptions of collisionless plasma on GPUs

Das Verständnis und die Vorhersage komplexer Plasmen sind ein wichtiger Teil der modernen Physik. Um beispielsweise Fusionsreaktoren oder Sonnenstürme besser untersuchen zu können, sind effiziente Methoden zur computergestützten Simulation von Plasmen notwendig. Diese Arbeit stellt die erste Implementation eines Programmes zur Lösung der mehrdimensionalen voll elektromagnetischen Vlasov-Gleichung auf Grafikkarten dar. Zusätzlich wird eine Methode zum Koppeln von kinetischen und Fluidsimulationen präsentiert. Diese Kopplung verringert den Rechenaufwand von Plasmasimulationen beträchtlich, indem die kinetischen Gleichungen nur in den Bereichen des Plasmas gelöst werden, in dem kinetische Effekte eine Rolle spielen. Der restliche Teil des Plasmas wird dann durch simplere Fluidgleichungen beschrieben. In Testfällen wie der "GEM reconnection challenge" lieferte dieses Vorgehen die korrekten Ergebnisse, benötigte aber nur ca. 5% der Rechenzeit konventioneller Methoden.

Metadaten
Author:	Martin Rieke GND
URN:	urn:nbn:de:hbz:294-40735
Referee:	Rainer Grauer ORCiD GND, Horst Fichtner ORCiD GND
Document Type:	Doctoral Thesis
Language:	English
Date of Publication (online):	2014/05/02
Date of first Publication:	2014/05/02
Publishing Institution:	Ruhr-Universität Bochum, Universitätsbibliothek
Granting Institution:	Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Physik und Astronomie
Date of final exam:	2013/11/25
Creating Corporation:	Fakultät für Physik und Astronomie
GND-Keyword:	Vlasov-Gleichung; Strömungsmechanik; Computersimulation; Kopplung (Stochastik); CUDA (Informatik)
Institutes/Facilities:	Institut für Theoretische Physik I
Dewey Decimal Classification:	Naturwissenschaften und Mathematik / Physik
faculties:	Fakultät für Physik und Astronomie
Licence (German):	Keine Creative Commons Lizenz - es gelten der Veröffentlichungsvertrag und das deutsche Urheberrecht

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