Magnetohidrodinámica computacional

La magnetohidrodinámica computacional (CMHD) es una rama de la magnetohidrodinámica en rápido desarrollo que utiliza métodos numéricos y algoritmos para resolver y analizar problemas que involucran fluidos conductores de electricidad. La mayoría de los métodos utilizados en CMHD se toman prestados de las técnicas bien establecidas empleadas en dinámica de fluidos computacional . La complejidad surge principalmente por la presencia de un campo magnético y su acoplamiento con el fluido. Una de las cuestiones importantes es mantener numéricamente la condición (conservación del flujo magnético ), de las ecuaciones de Maxwell , para evitar la presencia de efectos poco realistas, a saber, monopolos magnéticos.${\displaystyle \nabla \cdot {\mathbf {B} }=0}$, en las soluciones.

Códigos MHD de código abierto

• Código de lápiz
  MHD resistivo comprimible, intrínsecamente libre de divergencia, módulo de partículas incrustadas, esquema explícito de diferencia finita, derivadas de alto orden, Fortran95 y C, paralelizado hasta cientos de miles de núcleos. El código fuente está disponible.
• RAMSES
  RAMSES es un código de fuente abierta para modelar sistemas astrofísicos, con flujos de fluidos radiativos autogravitantes, magnetizados, compresibles. Se basa en la técnica Adaptive Mesh Refinement (AMR) en un octárbol graduado con subprocesos completos. RAMSES está escrito en Fortran 90 y hace un uso intensivo de la biblioteca Message Passing Interface (MPI). ^{[1] [2] El} código fuente está disponible.
• RamsesGPU
  RamsesGPU es un código MHD escrito en C ++, basado en el RAMSES original pero solo para grid regular (sin AMR ). El código ha sido diseñado para ejecutarse en grandes grupos de GPU ( procesadores gráficos NVIDIA ), por lo que la paralelización se basa en MPI para el procesamiento de memoria distribuida, así como en el lenguaje de programación CUDA para un uso eficiente de los recursos de la GPU . Se admiten campos de gravedad estática. Se implementan diferentes métodos de volumen finito. El código fuente está disponible.
• Athena
  Athena es un código basado en cuadrículas para magnetohidrodinámica astrofísica (MHD). Fue desarrollado principalmente para estudios del medio interestelar, la formación de estrellas y los flujos de acreción. ^{[3] El} código fuente está disponible.
• EOF-Library
  EOF-Library es un software que combina los paquetes de simulación Elmer FEM y OpenFOAM . Permite la interpolación y comunicación de campo interno eficiente entre el elemento finito y los marcos de volumen finito . Las aplicaciones potenciales son MHD, enfriamiento por convección de dispositivos eléctricos, física de plasma industrial y calentamiento de líquidos por microondas . ^[4]

Códigos comerciales MHD

• USim
• MACH2
• STAR-CCM +

Ver también

• Turbulencia magnetohidrodinámica
• Medidor de flujo magnético
• Modelado de plasma

Referencias

1. Teyssier, R (2002). "Hidrodinámica cosmológica con refinamiento de malla adaptativa. Un nuevo código de alta resolución llamado RAMSES". Astronomía y Astrofísica . 385 : 337–364. arXiv : astro-ph / 0111367 . Bibcode : 2002A & A ... 385..337T . doi : 10.1051 / 0004-6361: 20011817 .
2. Gheller, C; Wang, P; Vazza, F; Teyssier, R (28 de septiembre de 2015). "Cosmología numérica en la GPU con Enzo y Ramsés" . Journal of Physics: Serie de conferencias . 640 (1): 012058. arXiv : 1412.0934 . Código bibliográfico : 2015JPhCS.640a2058G . doi : 10.1088 / 1742-6596 / 640/1/012058 . Consultado el 1 de julio de 2016 .
3. Piedra, James M .; Gardiner, Thomas A .; Teuben, Peter; Hawley, John F .; Simon, Jacob B. (septiembre de 2008). "Athena: un nuevo código para astrofísica MHD". La serie de suplementos de revistas astrofísicas . 178 (1): 137-177. arXiv : 0804.0402 . Código bibliográfico : 2008ApJS..178..137S . doi : 10.1086 / 588755 .
4. Vencels, Juris; Råback, Peter; Geža, Vadims (1 de enero de 2019). "EOF-Library: acoplador Elmer FEM y OpenFOAM de código abierto para electromagnetismo y dinámica de fluidos" . SoftwareX . 9 : 68–72. Código bibliográfico : 2019SoftX ... 9 ... 68V . doi : 10.1016 / j.softx.2019.01.007 . ISSN 2352-7110 . 

• Brio, M., Wu, CC (1988), "Un esquema de diferenciación contra el viento para las ecuaciones de magnetohidrodinámica ideal", Journal of Computational Physics , 75 , 400-422.
• Henri-Marie Damevin y Klaus A. Hoffmann (2002), "Desarrollo de un esquema Runge-Kutta con TVD para Magnetogasdynamics", Journal of Spacecraft and Rockets , 34 , No.4, 624–632.
• Robert W. MacCormack (1999), "Un método de formas de conservación a barlovento para ecuaciones magnetohidrodinámicas ideales", AIAA-99-3609 .
• Robert W. MacCormack (2001), "Un método de forma de conservación para la dinámica magneto-fluida", AIAA-2001-0195 .

Otras lecturas

• Toro, EF (1999), Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics , Springer-Verlag.
• Ledvina, SA; Y.-J. Mamá; E. Kallio (2008). "Modelado y simulación de plasmas fluidos y fenómenos relacionados". Reseñas de ciencia espacial . 139 (1–4): 143–189. Código bibliográfico : 2008SSRv..139..143L . doi : 10.1007 / s11214-008-9384-6 .

enlaces externos

• NCBI