High Performance Computing (HPC) in Vlaanderen - Koninklijke ...

Bijlage 3j: Fundamentele fysicaProf. Luc Vanquickenborne en Prof. Renaat GijbelsResearch richtingen• Onderzoek naar (schok)golven, instabiliteiten, en versnelling van plasma’s(geïoniseerde gassen) op aarde (thermonucleaire fusieplasma’s e.a.), in hetzonnestelsel (corona van de zon, zonnewind, magnetosfeer, ionosfeer,…) en verdaarbuiten (accretieschijven, astrofysische jets,…). Er worden wiskundigemodellen opgesteld die de dynamica en de interactie van plasma’s metmagnetische velden beschrijven. Deze modellen worden toegepast en doorgerekenden de resultaten ervan worden teruggekoppeld naar de onderzochteplasmafenomenen om ze verklaren en te voorspellen, en vergeleken metobservationele data om de modellen waar nodig te verbeteren. De wiskundigemodellen gebruiken zowel de magnetohydro-dynamica (MHD, vloeistofbenadering)als de kinetische theorie, of een combinatie van beide. (S. Poedts, Wiskunde/Centrum Plasma Astrofysica, CPA, KULeuven)• Materiaalonderzoek en nanowetenschap en –technologie; fundamentele fysica(quantumfysica) (F. Peeters, Condensed Matter Theory, CMT, UAntwerpen).Onderwerpen die bestudeerd worden en het type van computationele problemen:(1) Nanogestructureerde supergeleiders (oplossen van 2 gekoppelde niet-lineaire3D differentieelvergelijkingenàsupergeleidende dichtheid en de vectorpotentiaal);(2) Nanosystemen bestaande uit halfgeleiders: a) quantum dots: elektroncorrelaties in veel-deeltjes systemen; b) quantum wires: ab initio berekeningen(diagonalizeren van zeer grote matrices; berekeningen van stress en strain);c) correlaties in klassieke systemen, bv colloïden, dusty plasma’s (Monte Carlo,Moleculaire Dynamica)• Mathematische en theoretische fysica, kanstheorie, studie van dynamischesystemen, statistische mechanica (C. Maes, Theoretische Fysica, KULeuven)Niveau verwachte HPC-infrastructuura) Reeds ondernomen HPC-gerichte toepassingen• De onderzoeksgroep CPA, KULeuven gebruikt zelf ontwikkelde computerprogramma’s.COOLFluiD (Computational Object Oriented Library for FluidDynamics) wordt ontwikkeld in samenwerking met het von Karman Instituut(St.Genesius-Rode). Het betreft een state-of-the-art object geöriënteerdframework, geschreven in C++. COOLFluiD omvat zowel eindige-volume, eindigeelementen-als residual distribution (fluctuation splitting) schema’s dieconservatief, upwind, en shockcapturing zijn en bovendien serieel en parallel(distributed memory machines) kunnen uitgevoerd worden, met expliciete enimpliciete tijdsstappen. VAC (Versatile Advection Code) wordt ontwikkeld insamenwerking met het FOM-Instituut voor Plasmafysica ‘Rijnhuizen’ (NL). Ditsoftware pakket bevat state-of-the-art eindige-volume-schema’s en er bestaatzowel een parallelle versie van die op distributed memory machines (zoals deKULeuven-HPC-cluster), als een versie met adaptieve roosterverfijning diemomenteel enkel op shared memory machines draait (zoals de 8-way node van deKULeuven-HPC-cluster). Typische runs: VAC: enkele uren tot enkele dagen op48 CPU’s. AMRVAC: 4 dagen op 8-way node. Er wordt ook een 3D VAC-simulatiegepland die 10 dagen zal duren op 480 CPU’s.• De onderzoeksgroep CMT, UAntwerpen heeft een eigen PC-cluster met 21 nodesmet dual processoren, en toegang tot de UAntwerpen cluster CalcUA (256 nodesmet dual processoren), waarvan zij de grootste gebruiker is (60% in octobernovember2006); de onderzoeksgroep telt 2 ZAP, 1 visiting professor, 9 postdocsen 14 doctorandi.• De onderzoeksgroep Theoretische Fysica, KULeuven voert alle numeriek werk uitop lokale PC-clusters.64