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 la dinámica de fluidos computacional . La complejidad surge principalmente debido a 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 , en las soluciones. ${\displaystyle \nabla \cdot {\mathbf {B} }=0}$

Software MHD de código abierto

• Código de lápiz
  MHD resistivo compresible, intrínsecamente libre de divergencia, módulo de partículas integradas, esquema explícito de diferencias finitas, derivadas de alto orden, Fortran95 y C, paralelizado hasta cientos de miles de núcleos. El código fuente está disponible.
• RAMSES
  es un programa de código abierto para modelar sistemas astrofísicos, que presenta flujos de fluidos autogravitantes, magnetizados, compresibles y radiativos. Se basa en la técnica de refinamiento de malla adaptativa (AMR) en un octree 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 programa MHD escrito en C++, basado en el RAMSES original pero solo para cuadrículas regulares (no AMR ). El código ha sido diseñado para ejecutarse en grandes clústeres 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 el uso eficiente de los recursos de la GPU . Se admiten campos de gravedad estáticos. Se implementan diferentes métodos de volumen finito. El código fuente está disponible.
• Athena
  Athena es un programa 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 eficiente del campo interno y la comunicación entre los marcos de elementos finitos y de volumen finito . Las posibles aplicaciones son MHD, enfriamiento convectivo de dispositivos eléctricos, física de plasma industrial y calentamiento de líquidos por microondas. ^[4]

Software MHD de código cerrado

• Estados Unidos
• Mach2
• ESTRELLA-CCM+

Véase también

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

Referencias

1. Teyssier, R (2002). "Hidrodinámica cosmológica con refinamiento de malla adaptativo. Un nuevo programa 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. S2CID  5504247.
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: Conference Series . 640 (1): 012058. arXiv : 1412.0934 . Código Bibliográfico :2015JPhCS.640a2058G. doi :10.1088/1742-6596/640/1/012058. S2CID  118194615 . Consultado el 1 de julio de 2016 .
3. Stone, James M.; Gardiner, Thomas A.; Teuben, Peter; Hawley, John F.; Simon, Jacob B. (septiembre de 2008). "Athena: un nuevo código para la MHD astrofísica". The Astrophysical Journal Supplement Series . 178 (1): 137–177. arXiv : 0804.0402 . Código Bibliográfico :2008ApJS..178..137S. doi :10.1086/588755. S2CID  10934839.
4. Vencels, Juris; Råback, Peter; Geža, Vadims (1 de enero de 2019). "EOF-Library: acoplador de código abierto Elmer FEM y OpenFOAM para electromagnetismo y dinámica de fluidos". SoftwareX . 9 : 68–72. Bibcode :2019SoftX...9...68V. doi : 10.1016/j.softx.2019.01.007 . ISSN  2352-7110.

• Brio, M., Wu, CC(1988), "Un esquema de diferenciación en contra del viento para las ecuaciones de la 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 magnetogasdinámica", Journal of Spacecraft and Rockets , 34 , n.º 4, 624–632.
• Robert W. MacCormack (1999), "Un método de forma de conservación contra el viento para ecuaciones magnetohidrodinámicas ideales", AIAA-99-3609 .
• Robert W. MacCormack (2001), "Un método de forma de conservación para la dinámica magnetofluídica", AIAA-2001-0195 .

Lectura adicional

• Toro, EF (1999), Solucionadores de Riemann y métodos numéricos para dinámica de fluidos , Springer-Verlag.
• Ledvina, SA; Y.-J. Ma; E. Kallio (2008). "Modelado y simulación de plasmas en flujo y fenómenos relacionados". Space Science Reviews . 139 (1–4): 143–189. Bibcode :2008SSRv..139..143L. doi :10.1007/s11214-008-9384-6. S2CID  121999061.

Enlaces externos

• Instituto Nacional de Biología