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Direct simulation Monte Carlo on petaflop supercomputers and beyond

机译：直接模拟Monte Carlo在Petraflop超级计算机及超越

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The gold-standard definition of the Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) method is given in the 1994 book by Bird [ Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flows (Clarendon Press, Oxford, UK, 1994)], which refined his pioneering earlier papers in which he first formulated the method. In the intervening 25 years, DSMC has become the method of choice for modeling rarefied gas dynamics in a variety of scenarios. The chief barrier to applying DSMC to more dense or even continuum flows is its computational expense compared to continuum computational fluid dynamics methods. The dramatic (nearly billion-fold) increase in speed of the largest supercomputers over the last 30 years has thus been a key enabling factor in using DSMC to model a richer variety of flows, due to the method's inherent parallelism. We have developed the open-source SPARTA DSMC code with the goal of running DSMC efficiently on the largest machines, both current and future. It is largely an implementation of Bird's 1994 formulation. Here, we describe algorithms used in SPARTA to enable DSMC to operate in parallel at the scale of many billions of particles or grid cells, or with billions of surface elements. We give a few examples of the kinds of fundamental physics questions and engineering applications that DSMC can address at these scales. Published under license by AIP Publishing.
机译：直接仿真蒙特卡罗（DSMC）方法的金标定义在1994年通过Bird [分子气体动力学和气流直接仿真（Clarendon Medress，牛津，英国，1994）]，这改善了他的开拓早期的论文首先制定了该方法。在介入25年中，DSMC已成为在各种情况下建模稀土气动力学的首选方法。与连续计算流体动力学方法相比，将DSMC施加到更密集或甚至连续的流量的主要障碍是其计算支出。由于该方法的固有的并行性，最大的30年来最大的超级计算机的速度增加了最大的超级计算机的速度，因此是使用DSMC模拟更丰富的流量的关键能力。我们开发了开源Sparta DSMC码，其目标是在最大的机器上有效地运行DSMC，包括当前和未来。这在很大程度上是鸟类1994年制定的实施。这里，我们描述了SPARTA中使用的算法，使DSMC能够以许多数十亿颗粒或网格细胞的等级并联操作，或者具有数十亿表面元件。我们给出了DSMC可以在这些尺度上寻址的那种基本物理问题和工程应用的一些例子。通过AIP发布在许可证下发布。

著录项

  • 来源
    《Physics of fluids》 |2019年第8期|共18页
  • 作者

    Plimpton S. J.; Moore S. G.; Borner A.; Stagg A. K.; Koehler T. P.; Torczynski J. R.; Gallis M. A.;

  • 作者单位

    Sandia Natl Labs POB 5800 Albuquerque NM 87185 USA;

    Sandia Natl Labs POB 5800 Albuquerque NM 87185 USA;

    NASA Ames Res Ctr Sci &

    Technol Corp Moffett Field CA 94035 USA;

    Sandia Natl Labs POB 5800 Albuquerque NM 87185 USA;

    Sandia Natl Labs POB 5800 Albuquerque NM 87185 USA;

    Sandia Natl Labs POB 5800 Albuquerque NM 87185 USA;

    Sandia Natl Labs POB 5800 Albuquerque NM 87185 USA;

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  • 正文语种 eng
  • 中图分类 流体力学;
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