Stuttgart 2012 – wissenschaftliches Programm

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 9: Simulationsverfahren/Theorie/Modellierung

P 9.1: Hauptvortrag

Dienstag, 13. März 2012, 14:00–14:30, V57.01

Kinetische Simulationen von technischen Plasmen — •Denis Eremin — Lehrstuhl für Theoretische Elektrotechnik, Ruhr-Universität Bochum, Universitätstrasse 150, 44801, Bochum

Kinetische Effekte spielen eine sehr wichtige Rolle im Verhalten von vielen technischen Plasmen. Es kommt sehr häufig vor, dass in solchen Plasmen unter bestimmten Voraussetzungen mehrere Gruppen von Elektronen entstehen, die unterschiedliche Energien haben, und die miteinander nur gering wechselwirken. In diesem Fall liegt offensichtlich keine Maxwellsche Verteilungsfunktion der Elektronen vor. Da fluiddynamische Modelle gerade eine solche Verteilung annehmen, ist eine Modellierung nur im Rahmen eines selbstkonsistenten kinetischen Modells zu behandeln, das gleichzeitig die Dynamik von Feldern und Teilchen beschreibt. Kinetischen Modelle sind allerdings sehr rechenaufwändig.

In diesem Beitrag besprechen wir eine neue Methode, kinetische Simulationen mit Hilfe von Graphics Processing Units (GPUs) zu beschleunigen und dadurch solche Simulationen in die Domäne der herkömmlichen numerischen Werkzeuge aufzunehmen. Anschließend demonstrieren wir in mehreren Beispielen Ergebnisse kinetischer Simulationen von Plasmen aus unterschiedlichen Parameterbereichen, die wesentliche kinetische Effekte aufweisen.