Соответствует государственному образовательному стандарту и содержанию направления подготовки магистров 03.04.02 «Физика космических и плазменных процессов». В пособии рассматриваются вопросы, связанные с точностью кинетического моделирования: контроль выполнения законов сохранения, а также причины и следствия столкновительных эффектов. Также приводится метод Монте-Карло, применяющийся для моделирования стохастических процессов, и радиационно-гидродинамические коды, моделирующие системы, в которых нельзя пренебрегать влиянием излучения. Последняя глава посвящена оптимизации и распараллеливанию вычислений. В конце каждой главы представлены тренировочные упражнения, включающие проведение аналитических расчетов и создание небольших программ на языках C++ и Python. Предназначено для студентов, специализирующихся в области астрофизики и физики плазмы.

Corresponds to the state educational standard and the content of master’s degree programs on «Physics of cosmic and plasma processes». The accuracy of kinetic modeling is discussed, i. e. the fullfillment of conservation laws, the reasons and consequensies of the collisional effects. Also the Monte-Carlo techniques for the simulation of stochastic processes are given, as well as the radiative hydrodnamic codes which model systems where the impact of radiance is non-neglidgible. The last chapter is devoted to the optimisation and parallelisation of computations. At the end of each chapter there are given exercises including analytics and development of small programs in C++ and Python. Intended for students specializing in astrophysics and physics of plasma.

• ОГЛАВЛЕНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. КОРРЕКТНОСТЬ РАБОТЫ КИНЕТИЧЕСКИХ КОДОВ
• Упражнение
• 2. МЕТОД МОНТЕ-КАРЛО. МОДЕЛИРОВАНИЕ СТОХАСТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
• Упражнения
• 3. РАДИАЦИОННАЯ ГИДРОДИНАМИКА
• 3.1. Основные понятия теории излучения
• 3.2. Система уравнений радиационной гидродинамики
• 3.3. Оценка динамической значимости излучения
• 3.4. Дискретизация уравнений РГД
• 3.5. Итерационное решение систем алгебраических уравнений Ньютона
• Упражнения
• 4. ОПТИМИЗАЦИЯ, ВЕКТОРИЗАЦИЯ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ
• 4.1. Основные принципы оптимизации вычислений
• 4.2. Векторный регистр. Принцип SIMD. Директивы препроцессора
• 4.3. Технология OpenMP. Конфликт данных и его избежание
• 4.4. Технология MPI. Передача сообщений, коллективные взаимодействия процессоров
• Упражнения
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК