Псевдоспектральный метод в моделях тепловой конвекции во вращающейся сферической оболочке для параллельных компьютеров

Авторы

  • М.Ю. Решетняк

Ключевые слова:

сферические функции
полиномы Чебышева
геострофическое состояние
кластерные системы

Аннотация

Рассмотрены вопросы численной реализации и параллелизации классических моделей тепловой конвекции в сферической оболочке, используемых в современных моделях планетарного динамо с учетом вращения твердого ядра под действием вязких сил. Приведены тесты скорости сходимости вычислений для псевдоспектральной модели при распараллеливании в радиальном направлении для кластерных систем, демонстрирующие эффективность параллелизации для типичных трехмерных сеток порядка 643 узлов.

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2011-02-21

Выпуск

Том 12 (2011): Выпуск 1.

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Автор

М.Ю. Решетняк

Институт физики Земли имени О.Ю. Шмидта РАН (ИФЗ РАН)
ул. Б. Грузинская, 10, 123242, Москва
• главный научный сотрудник

Библиографические ссылки

  1. Braginsky S.I., Roberts P.H. Equations governing convection in Earth’s core and the geodynamo // Geophys. Astrophys. Fluid Dynamics. 1995. 79. 1-95.
  2. Jones C.A. Convection-driven geodynamo models // Phil. Trans. R. Soc. London. 2000. Т. A 358. 873-897.
  3. Christensen U.R., Wicht J. Numerical dynamo simulations // Treatise on Geophysics. Vol. 8: Core Dynamics. Amsterdam: Elsevier, 2007. 245-282.
  4. Glatzmaier G.A., Roberts P.H. A three-dimension convective dynamo solution with rotating and finitely conducting inner core and mantle // Phys. Earth Planet. Inter. 1995. 91. 63-75.
  5. Hejda P., Reshetnyak M. Control volume method for the dynamo problem in the sphere with the free rotating inner core // Studia Geoph. et Geod. 2003. 47. 147-159.
  6. Wadleigh K.R., Crawford I.L. Software optimization for high-performance computing. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2000.
  7. Simitev R. Convection and magnetic field generation in rotating spherical fluid shells. Ph.D. Thesis. University of Bayreuth. Bayreuth, 2004 (http://www.phy.uni-bayreuth.de/theo/tp4/members/simitev.html).
  8. Canuto C., Hussaini M.Y., Quarteroni A., Zang T.A. Spectral methods in Fluids Dynamics. New York: Springer-Verlag, 1988.
  9. Glatzmaier G. Numerical simulations of stellar convective dynamos. I. The model and method // J. Comp. Physics. 1984. 55. 461-484.
  10. Tilgner A. Spectral methods for the simulation of incompressible flows in spherical shells // Int. J. Numer. Meth. Fluids. 1999. 30. 713-724.
  11. Zhang K., Jones C.A. The effect of hyperviscosity on geodynamo models // Geophys. Res. Lett. 1997. 24. 2869-2872.
  12. Adams J.C., Swarztrauber P.N. SPHEREPACK 3.2: A Model Development Facility (http://www.cisl.ucar.edu/css/software/spherepack/).
  13. Clune T.C., Elliott J.R., Miesch M.S., Toomre J., Glatzmaier G.A. Computational aspects of a code to study rotating turbulent convection in spherical shells // Parallel Computing. 1999. 25. 361-380.
  14. Решетняк М.Ю. Тейлоровский цилиндр и конвекция в сферической оболочке // Геомагнетизм и аэрономия. 2010. 50, N 2. 273-283.