Open AccessTesting the Magnetohydrodynamic Analysis Software with Natural Convection and Geodynamo Problems
Author(s) -
И. В. Бычин
Publication year - 2021
Publication title -
uspehi kibernetiki
Language(s) - English
Resource type - Journals
ISSN - 2712-9942
DOI - 10.51790/2712-9942-2021-2-1-1
Subject(s) - dynamo theory , natural convection , discretization , physics , dynamo , magnetohydrodynamics , mechanics , boundary value problem , computer science , magnetohydrodynamic drive , classical mechanics , fortran , convection , mathematics , mathematical analysis , magnetic field , quantum mechanics , operating system
В рамках метода контрольного объема разработан программный код для численного решения задач неидеальной магнитной гидродинамики вязкой несжимаемой жидкости на структурированных разнесенных сетках в сферических координатах. При дискретизации уравнения индукции магнитного поля использован алгоритм ограниченного переноса (Сonstrained Transport Algorithm) и схема QUICK с методом отложенной коррекции для аппроксимации конвективных членов. Для решения уравнений гидродинамики использован алгоритм SIMPLER. Программный код разработан для моделирования естественной конвекции и гидромагнитного динамо во вращающемся шаре или сферическом слое. Представлены результаты решения тестовых задач естественной конвекции и геодинамо с вакуумными граничными условиями, демонстрирующие достаточно точное соответствие результатам эталонных расчетов. Программное обеспечение разработано для ускорителей вычислений, поддерживающих технологию CUDA, с использованием набора расширений к языку программирования Фортран. Using the control volume method we developed the software for the numerical solution of viscous incompressible fluid resistive magnetohydrodynamics problems on structured staggered meshes in spherical coordinates. The constrained transport algorithm and the QUICK method with delayed correction for the approximation of the convective terms were used for the discretization of the magnetic field induction equation. The SIMPLER algorithm was applied to solving the hydrodynamic equations. We developed software for modeling natural convection and the hydromagnetic dynamo in a rotating sphere or spherical shell. We proposed an algorithm for the numerical solution of the geodynamo problem with vacuum boundary conditions. The results of solving natural convection and geodynamo benchmark problems with vacuum boundary conditions are presented; they demonstrate a fairly accurate agreement with the reference calculations. The software supports CUDA-enabled accelerators and uses a set of extensions to the Fortran programming language.