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首页> 外文期刊>Journal of Computational Physics >HYPERS: A unidimensional asynchronous framework for multiscale hybrid simulations
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HYPERS: A unidimensional asynchronous framework for multiscale hybrid simulations

机译：HYPERS：用于多尺度混合仿真的一维异步框架

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Treatment of disparate timescales remains a major challenge in computational science. Previously we introduced a new asynchronous approach to the explicit time integration of multiscale numerical systems based on partial differential equations and particle techniques - self-adaptive discrete-event simulation (DES). In DES time increments for updates of numerical variables (events) are predicted by imposing small but finite bounds to their changes, and event synchronization requirements are defined with physical rules. The feasibility and superior metrics of DES were demonstrated for several different physical problems in one dimension. Here we extend DES to multiple dimensions by introducing a unidimensional infrastructure for asynchronous simulations on logically uniform meshes. As the first example of this infrastructure we present a new event-driven electromagnetic hybrid code, HYPERS (HYbrid Particle Event-Resolved Simulator). This code is validated in two dimensions against a state-of-the-art time-stepping hybrid code on a numerically challenging problem which describes the interaction between the magnetized plasma flow and a magnetic dipole obstacle. We find that HYPERS achieves significant speedups and remains physically accurate in a broad mesh resolution range, including coarser resolutions where the time-driven code produces numerical artifacts.
机译：不同时间尺度的处理仍然是计算科学中的主要挑战。以前，我们基于偏微分方程和粒子技术为多尺度数值系统的显式时间积分引入了一种新的异步方法-自适应离散事件模拟（DES）。在DES中，通过对数字变量（事件）的更改施加较小但有限的边界来预测其更新的时间增量，并使用物理规则定义事件同步要求。在一维中针对几个不同的物理问题，证明了DES的可行性和优越的指标。在这里，我们通过引入一维基础结构将DES扩展到多维，以在逻辑上统一的网格上进行异步仿真。作为此基础结构的第一个示例，我们提供了一个新的事件驱动的电磁混合代码HYPERS（混合粒子事件解析模拟器）。该代码在一个数字上具有挑战性的问题上相对于最新的时步混合代码进行了二维验证，该问题描述了磁化等离子体流和磁偶极障碍物之间的相互作用。我们发现，HYPERS在较宽的网格分辨率范围内，包括在时间驱动代码产生数字伪像的较粗分辨率下，均实现了显着的加速并保持了物理准确性。

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