Численное моделирование гравитационной динамики многих тел методом частиц в ячейках: параллельная реализация

Эволюция самогравитирующих систем, таких, как аккреционные диски, имеет большой интерес для астрофизики. Образование структуры диска представляет собой задачу многих тел в самосогласованном гравитационном поле. Хорошим приближением для описания этого явления является кинетическое уравнение Власова–Лиувилля. В данной работе это уравнение решается методом частиц в ячейках. Цель работы состоит в том, чтобы создать параллельную программу для моделирования динамики аккреционных дисков на высокопроизводительных многопроцессорных компьютерах. Одна из главных трудностей при этом состоит в вычислении гравитационного потенциала, который задается трехмерным уравнением Пуассона. Параллельная схема алгоритма была разработана для MIMD-компьютеров с использованием сборочной технологии. Это означает, что программа собирается из неделимых фрагментов, каждый из которых является самостоятельной программой и содержит значения потенциала и частицы из одного или более слоев сетки. Значения сеточного потенциала распределены между процессорными элементами равномерно в радиальном направлении. Так как вычисление потенциала занимает большую часть времени, распределение частиц не играет значительной роли. Тестовые вычисления, проведенные на кластере ИВТ СО РАН и в последнее время на суперкомпьютере МВС-1000М показали линейное ускорение по сравнению с последовательной версией.