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Accueil > Recherche > Axes Transverses > Simulation Numérique > Description codes numériques > Codes particulaires (ou codes PIC)

Codes particulaires (ou codes PIC)

Utilisateurs : Philippe Savoini et Joël Stienlet

1. Caractéristiques numériques :

* code PIC relativiste avec traitement cinétique des électrons et ions (introduction de particules individuelles)

* 1D : 1 dimension spatiale, 3 composantes pour tous les vecteurs champs et vitesses

* 2D : 2 dimensions spatiales, 3 composantes pour tous les vecteurs champs et vitesses

* Code électromagnétique : résolution de l’ensemble des équations de Maxwell sans approximation

* intégration temporelle par la méthode du "saut de grenouille" (leap-frog) explicite

* calcul des charges et des courants par la méthode d’interpolation SUDS (Substracted Dipole Scheme).

* Résolution des équations des champs : technique spectrale (utilisation de transformées de Fourier rapides)

cette technique autorise la séparation des champs en composantes électrostatiques (longitudinales) et électromagnétiques (transverses)

* conditions aux limites : les codes peuvent être soit périodique, soit non-périodique (reste périodique suivant Y)

* pour les simulations non périodiques :

- murs absorbants pour les composantes de champs (suivant X)

- murs réfléchissants pour les particules (suivant X)

* génération d’une onde de choc (plane ou courbe) à l’aide d’un piston magnétique

2. Caractéristiques techniques :

code 1D

* langage de programmation : fortran 77

* code portable (tourne sur SX8, sur Mac et sur PC linux)

* programme scalaire

code 2D

* langage de programmation : fortran 90

* code portable (tourne sur SX8, sur Mac et sur PC linux)

* programme complètement parallélisé (bibliothèque OpenMP)

- parallélisation des boucles sur les particules pour le pousseur de particules

- parallélisation du calcul des charges et des courants (implémentation
d’une décomposition en domaines du plan de simulation, couplée à un tri spatial des particules)

- parallélisation des FFTs par distribution des différentes composantes de champs

- parallélisation de la résolution des équations de Maxwell dans l’espace de Fourier
par un découpage suivant les différents modes spectraux.

- parallélisation des opérations de sortie (écriture des données)

* vectorisation du calcul des charges et des courants par la méthode de Héron et Adam.

* vectorisation du pousseur de particules (calcul des positions et vitesses)

* technique de décomposition en domaines de la grille spatiale

* ajustage dynamique de la taille des domaines pour équilibrer la charge CPU

* les méthodes utilisées rendent vectorisation et parallélisation complètement indépendantes

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