高周波プラズマ生成の高適応性超並列シミュレーション

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380210
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 福山 淳 京都大学, 工学研究科, 教授 (60116499)
• Keywords: プラズマ / 高周波生成 / シミュレーション / 有限要素法 / 並列処理

Research Abstract

1.有限要素法を用いて波動伝播解析と拡散的輸送解析を行う2次元計算コードTASK/WFを整備し,領域分割による並列化を行った.波動伝播解析においてはベクトルポテンシャルとスカラーポテンシャルに対するマクスウェル方程式を解き,輸送解析においては電子とイオンの密度,温度および静電ポテンシャルに対する拡散型発展方程式を陰解法で解く.ウェーブフロント法による行列方程式解法をMPIライブラリを用いて並列化し,高速化を実現した.一方,波動伝播解析については,3次元配位に拡張したTASK/WFXを新たに開発し,導波管による励起などを含めることにより,コード適用範囲を大幅に拡大した.
2.有限要素法を用いた2次元粒子シミユレーションコードTASK/PFを開発した.従来の長方形要素ではなく,境界形状に対する適合性が高く,空間解像度を局所的に変化させることが容易な三角形要素を導入した.そして,円形境界のプラズマにおけるランダウ減衰を検証するとともに,数値雑音のパラメータ依存性を明らかにした.さらに弾性衝突,電離,励起,荷電交換等の粒子間衝突の効果を取り入れ,高周波電界によるプラズマ生成の静電シミュレーションを行った.
3.今年度経費によって,Intel Xeon 2.2GHzのCPU 32台からなる計算機クラスターを製作し,ギガビットイーサネットを用いた高速ネットワークによって結合し,並列分散処理を実現する計算機環境を整備した.そして姫野ベンチマークテストにより,その高速性を確認した.また,640GBのディスク容量をもつファイルサーバーを導入し,コード開発環境も整備した.