VSim - VSim
 Logotipo para Tech-X
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| Desarrollado por | Corporación Tech-X |
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| Último lanzamiento | 10.0.1 (20 de septiembre de 2019 ) |
VSim es un marco computacional multiplataforma (Windows, Linux y macOS) para multifísica, incluida la electrodinámica en presencia de formas metálicas y dieléctricas, así como con o sin partículas y fluidos cargados autoconsistentes. VSim viene con VSimComposer , una interfaz gráfica de usuario con todas las funciones para la configuración visual de cualquier simulación, incluida la importación de geometría CAD y / o la construcción de geometría directa. Con VSimComposer , el usuario puede ejecutar scripts de análisis de datos y visualizar resultados en una, dos o tres dimensiones. VSim calcula utilizando el potente motor de cálculo Vorpal , que se ha utilizado para simular la dinámica de sistemas electromagnéticos , plasmas y gases enrarecidos y densos . VSim se utiliza para modelar electromagnética básica y física de plasma, formas complejas metálicas y dieléctricas, fotónica , electrónica de vacío, incluidos efectos multipactores , aceleración de campo de estela láser , propulsores de plasma y plasmas de fusión .
El motor computacional de Vorpal es muy flexible. Tiene una dimensión arbitraria, lo que significa que se puede ejecutar en una, dos o tres dimensiones. Se puede ejecutar en modo electromagnético completo, utilizando el algoritmo FDTD , o con campos calculados electrostáticamente o magnetostáticamente. Las partículas cargadas y neutras en Vorpal se pueden representar mediante un fluido o cinéticamente utilizando el algoritmo PIC en cualquier caso de manera autoconsistente. Los campos y partículas pueden interactuar con estructuras de formas arbitrarias, incluidos conductores, absorbedores de partículas, reflectores y muchos más. La precisión se mantiene utilizando técnicas de celda cortada. El dominio computacional puede ser límites periódicos o mímicos en el infinito a través de PML u otras condiciones de límites de ondas salientes. Vorpal genera datos en HDF5 ( formato de datos jerárquico ) que cumple con VizSchema.
Aporte
Las simulaciones se pueden configurar fácilmente en el panel de configuración de VSimComposer . Se pueden importar o construir formas, se pueden asignar materiales a formas, se pueden agregar campos y partículas, y se pueden elegir algoritmos. VSimComposer luego escribe un archivo de entrada adecuado para ser utilizado por el motor computacional Vorpal .
Para mayor flexibilidad, el archivo de entrada se puede escribir directamente. Aquí el usuario tiene un control completo sobre las cantidades físicas que se incluirán en la simulación, incluido el control de bajo nivel sobre los algoritmos y solucionadores. El usuario puede especificar la dinámica de las partículas como completamente relativista, no relativista, no magnetizada u otra. Las colisiones adicionales entre electrones, iones y gases neutros (los gases neutros están representados por fluidos o partículas) están disponibles en el archivo de entrada, incluidas las operaciones de auto-división y auto-combinación. También se puede incluir la ionización de campo. Se pueden modelar interacciones de superficie avanzadas, incluida la emisión de electrones secundarios definidos por el usuario, la pulverización catódica y la carga de superficie. La descomposición en paralelo también se puede especificar manualmente para aplicaciones de alto rendimiento.
 Geometría sólida constructiva en VSim
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Ejecución del motor
VSim puede ejecutarse desde su interfaz gráfica de usuario VSimComposer o invocarse desde la línea de comandos. La versión paralela de VSim se ejecuta en sistemas que admiten la interfaz de paso de mensajes ( MPI ). La entrada a VSim se realiza a través de archivos similares a XML que se utilizan para crear objetos de simulación. Se puede utilizar un preprocesador de macros basado en Python, txpp.py, para generar archivos de entrada que permitan a los usuarios configurar sus simulaciones con funciones matemáticas, sustituciones de variables, macros y bucles.
Análisis de los datos
Los datos generados se pueden analizar utilizando cualquiera de los analizadores integrados, o los usuarios pueden escribir sus propios analizadores en cualquier idioma. Los analizadores integrados generan datos en formato VizSchema para su visualización inmediata en el panel de visualización de VSimComposer . Para los analizadores escritos en Python, VSim proporciona el paquete VsH5, que facilita la escritura de resultados en VizSchema.
Visualización
Los archivos de salida de Vorpal se pueden visualizar dentro de VSimComposer . Los gráficos incluyen los de datos de partículas, datos de campo y geometría de simulación, con líneas para inspeccionar variaciones críticas. La visualización dentro de VSimComposer se logra incorporando la poderosa herramienta VisIt , que los usuarios pueden descargar para visualizaciones más específicas. El uso del paquete VsH5 junto con herramientas populares de Python como matplotlib permite la creación de gráficos de alta calidad listos para publicación.
Logros en descubrimiento y diseño
Al momento de escribir estas líneas , VSim y su motor computacional Vorpal han sido citados más de 700 veces, con un promedio de 50 citas por año, lo que la convierte en la aplicación de plasma computacional más citada con sus capacidades. VSim ha sido fundamental en el descubrimiento científico y el diseño de ingeniería, lo que ha llevado al éxito a sus numerosos usuarios.
Capacidades emergentes
VSim está en continuo y rápido desarrollo. Las capacidades informáticas de alto rendimiento en todos los dispositivos informáticos, incluidas las GPU y Many-core, estarán disponibles con el entorno informático paralelo. La capacidad de utilizar límites conformes con cualquier sistema de coordenadas está prevista para VSim-10. Se está desarrollando una facilidad de uso continua y valores predeterminados mejorados para el front-end, VSimComposer,