VSim - VSim

VSim
Tech-X Logo.svg
Logo for Tech-X
Utviklet av Tech-X Corporation
Siste utgivelse
10.0.1
(20. september 2019 ; 16 måneder siden )  ( 2019-09-20 )

VSim er et beregningsrammeverk for flerfysikk på tvers av plattformer (Windows, Linux og macOS), inkludert elektrodynamikk i nærvær av metalliske og dielektriske former, samt med eller uten selvkonsistente ladede partikler og væsker. VSim leveres med VSimComposer , et fullverdig grafisk brukergrensesnitt for visuelt oppsett av enhver simulering, inkludert CAD-geometriimport og / eller direkte geometrisk konstruksjon. Med VSimComposer kan brukeren utføre dataanalyseskript og visualisere resultater i en, to eller tre dimensjoner. VSim beregner ved hjelp av den kraftige Vorpal beregningsmotoren, som har blitt brukt til å simulere dynamikken til elektromagnetiske systemer, plasmaer , og sjeldne så vel som tette gasser . Vsim brukes for å modellere grunnleggende elektromagnetisme og plasmafysikk, kompleks metalliske og dielektriske former, fotonikk , vakuum elektronikk, som multipactor effekter , laser wake-felt akselerasjon , plasma thrustere , og fusjons plasmaer.

Den Vorpal beregnings Motoren er meget fleksibel. Det er vilkårlig dimensjonalt, noe som betyr at det kan kjøres i en, to eller tre dimensjoner. Den kan kjøres i full elektromagnetisk modus ved bruk av FDTD- algoritmen eller med elektrostatisk eller magnetostatisk beregnede felt. Ladede og nøytrale partikler i Vorpal kan representeres av en væske eller kinetisk ved hjelp av PIC- algoritmen i begge tilfeller selvkonsequent. Feltene og partiklene kan samhandle med vilkårlig formede strukturer, inkludert ledere, partikkelabsorbenter, reflektorer og mange flere. Nøyaktigheten opprettholdes ved hjelp av kuttcelle-teknikker. Beregningsdomenet kan være periodiske eller etterligne grenser ved uendelig via PML eller andre utgående bølgeforholdsbetingelser. Vorpal sender ut data i HDF5 ( Hierarchical Data Format ) som er VizSchema-kompatibel.

Inngang

Simuleringer kan enkelt settes opp i oppsettpanelet til VSimComposer . Former kan importeres eller konstrueres, materialer kan tildeles former, felt og partikler kan legges til, og algoritmer kan velges. VSimComposer skriver deretter ut en inndatafil som er egnet for bruk av Vorpal beregningsmotor.

For større fleksibilitet kan inndatafilen skrives direkte. Her har brukeren full kontroll over de fysiske størrelsene som skal inkluderes i simuleringen, inkludert lavnivåkontroll over algoritmer og løsere. Brukeren kan spesifisere dynamikken til partiklene som fullt relativistisk, ikke-relativistisk, umagnetisert eller annet. Ytterligere kollisjoner mellom elektroner, ioner og nøytrale gasser (nøytrale gasser som er representert av enten væsker eller partikler) er tilgjengelige i inngangsfilen, inkludert selvspaltende og selvkombinerende operasjoner. Feltionisering kan også inkluderes. Avanserte overflateinteraksjoner kan modelleres, inkludert brukerdefinerte sekundære elektronutslipp, sputtering og overflatelading. Parallell dekomponering kan også spesifiseres manuelt for applikasjoner med høy ytelse.

VSimSetup
ParametricCsgSetupVSim8Osx.png
Konstruktiv solid geometri i VSim

Motorutførelse

VSim kan kjøres fra sitt VSimComposer GUI- grensesnitt eller påberopes fra kommandolinjen. Den parallelle versjonen av VSim kjører på systemer som støtter MPI (Message Passing Interface ). Inngang til VSim gjøres via XML- lignende filer som brukes til å lage simuleringsobjekter. En Python-basert makropreparator, txpp.py, kan brukes til å generere inndatafiler som lar brukerne sette opp simuleringene sine med matematiske funksjoner, variable erstatninger, makroer og sløyfer.

Dataanalyse

Genererte data kan analyseres ved hjelp av en hvilken som helst av de innebygde analysatorene, eller brukere kan skrive sine egne analysatorer på hvilket som helst språk. Innebygde analysatorer sender ut data i VizSchema-skjema for umiddelbar visualisering i VSimComposer- visualiseringsruten. For analysatorer skrevet i Python, gir VSim VsH5-pakken, som letter skriving i VizSchema.

Visualisering

Vorpal- utdatafiler kan visualiseres i VSimComposer . Plott inkluderer de for partikkeldata, feltdata og simuleringsgeometri, med linjer for inspeksjon av kritiske variasjoner. Visualiseringen i VSimComposer oppnås ved å bygge inn det kraftige VisIt- verktøyet, som brukere kan laste ned for mer spesifikke visualiseringer. Bruk av VsH5-pakken sammen med populære Python-verktøy som matplotlib gjør det mulig å lage publiseringsplott av høy kvalitet.

Prestasjoner innen funn og design

I skrivende stund har VSim og dens beregningsmotor for Vorpal blitt sitert mer enn 700 ganger, med et gjennomsnitt på 50 sitater per år, noe som gjør den til den mest siterte beregningsplasmapplikasjonen med sine evner. VSim har vært instrumental i vitenskapelig funn og ingeniørdesign, noe som har ført til suksess for sine mange brukere.

Fremvoksende evner

VSim er under kontinuerlig og rask utvikling. Høyytelses-databehandlingsfunksjoner på tvers av alle databehandlingsenheter, inkludert GPUer og mangekjerner, vil være tilgjengelig i det parallelle databehandlingsmiljøet. Evnen til å bruke konforme grenser med ethvert koordinatsystem er planlagt for VSim-10. Fortsatt brukervennlighet og forbedrede standarder utvikles for frontend, VSimComposer,

Se også

Referanser