Применение параллельных вычислений на графических процессорах для МГД моделирования солнечной вспышки в реальном масштабе времени.

Abstract

Прогноз солнечных вспышек и появления солнечных космических лучей (СКЛ) является важной научно-технической задачей. СКЛ генерируются во время солнечных вспышек в результате ускорения заряженных частиц в токовом слое в солнечной короне электрическим полем Лоренца E=V×B/c, они представляют серьезную радиационную опасность для людей и технических систем в космосе. Магнитогидродинамическое моделирование (МГД) вспышечных процессов на Солнце позволяет найти появление токовых слоев в солнечной атмосфере -источников магнитной энергии вспышек. Найденные при помощи МГД моделирования электрические и магнитные поля вблизи токового слоя позволяют промоделировать ускорение заряженных частиц. Применяемая ранее последовательная версия программы решения системы МГД уравнений позволяла получить решение МГД уравнений в короне над реальной активной областью, однако такое решение в реальном масштабе времени заняло бы несколько лет. Результаты МГД моделирования в реальном масштабе времени, полученные с помощью параллельных вычислений на GPU -графических процессорах Nvidia Tesla при помощи CUDA технологии показали существенное, на несколько порядков, ускорение расчета по сравнению со старой последовательной версией программы решения системы МГД уравнений. Полученные первые результаты GPU МГД моделирования вспышечной ситуации в реальном масштабе времени над АО 10365 показали появление в некоторых максимумах плотности тока конфигурации магнитного поля X-типа и течения плазмы, которое приводит к образованию токового слоя.