CDS&E: AST: Collaborative Research: Computational science in support of space missions: plasma turbulence modeling on geodesic meshes

CDS

基本信息

  • 批准号:
    2009776
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In situ and remote observations in the solar wind and other astrophysical environments reveal that the plasma invariably possesses anisotropic temperatures. This requires non-ideal magnetohydrodynamics (MHD), but so far there has been no consistent approach to modeling the necessary physics. The most significant open question in heliophysics is to explain the extraordinarily high temperature of the solar corona and hence the origin of the solar wind. Forthcoming observations should provide a wealth of new information, but interpretation is likely to find current theory considerably wanting. This project will go beyond the MHD approximation using the most sophisticated computational algorithms and combining the unique strengths of the research team. The calculational tools developed to analyze solar activity will yield a better understanding of how solar storms arise and thus enhance predictive space weather capabilities. The research team is heavily involved in the teaching and dissemination of computational physics with significant workforce development impact.Recent advances in plasma theory provide closures of the fluid hierarchy incorporating anisotropic pressures, reproducing linear Landau damping to any desired precision, and demonstrating convergence of the fluid and collisionless kinetic descriptions. This work will integrate an advanced description of the coronal and inner heliosphere plasma into models of wave propagation, turbulence transport, and anisotropic heating. It will enable solution of the Chew-Goldberger-Low (CGL) equations, including a Hall term, on adaptive, spherical meshes with physics-based turbulent closures. This involves three highly innovative tasks: 1) a correct treatment of the Hall-CGL equations; 2) development of adaptive mesh refinement for spherical meshes; 3) a weakly compressible model for turbulence which enables a physics-based estimate of the transport coefficients for anisotropic thermal conduction in plasmas with anisotropic pressure distributions. The resulting code will take the astrophysics and space science communities to the next level of sophistication in modeling astrophysical plasmas.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
对太阳风和其他天体物理环境的现场和远程观测表明,等离子体总是具有各向异性温度。 这需要非理想磁流体动力学 (MHD),但迄今为止还没有一致的方法来对必要的物理进行建模。 太阳物理学中最重要的悬而未决的问题是解释日冕的异常高温以及太阳风的起源。 即将进行的观察应该会提供大量新信息,但解释可能会发现当前的理论相当不足。 该项目将超越 MHD 近似,使用最复杂的计算算法并结合研究团队的独特优势。 为分析太阳活动而开发的计算工具将更好地了解太阳风暴是如何产生的,从而增强预测空间天气的能力。 该研究团队积极参与计算物理的教学和传播,对劳动力发展产生重大影响。等离子体理论的最新进展提供了包含各向异性压力的流体层次结构的闭合,以任何所需的精度再现线性朗道阻尼,并演示了流体的收敛和无碰撞动力学描述。 这项工作将对日冕和内部日光层等离子体的高级描述整合到波传播、湍流传输和各向异性加热模型中。 它将能够在具有基于物理的湍流闭合的自适应球形网格上求解 Chew-Goldberger-Low (CGL) 方程,包括霍尔项。 这涉及三个高度创新的任务:1)正确处理 Hall-CGL 方程; 2) 球面网格自适应网格细化的开发; 3) 湍流的弱可压缩模型,能够基于物理估计具有各向异性压力分布的等离子体中各向异性热传导的传输系数。 由此产生的代码将使天体物理学和空间科学界在天体物理等离子体建模方面更上一层楼。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Techniques, Tricks, and Algorithms for Efficient GPU-Based Processing of Higher Order Hyperbolic PDEs
基于 GPU 高效处理高阶双曲偏微分方程的技术、技巧和算法
An Optimized CPML Formulation for High Order FVTD Schemes for CED
CED 高阶 FVTD 方案的优化 CPML 公式
A simplified Cauchy-Kovalewsky procedure for the implicit solution of generalized Riemann problems of hyperbolic balance laws
双曲平衡律广义黎曼问题隐式解的简化 Cauchy-Kovalewsky 过程
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Montecinos, G.I.;Balsara, D.S.
  • 通讯作者:
    Balsara, D.S.
Modelling magnetically channeled winds in 3D – I. Isothermal simulations of a magnetic O supergiant
在 3D 中模拟磁引导风 — I. 磁 O 超巨星的等温模拟
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Dinshaw Balsara其他文献

Dinshaw Balsara的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Dinshaw Balsara', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: Simulating Two-Fluid MHD Turbulence in Star Forming Molecular Clouds on the Blue Waters System
合作研究:模拟 Blue Waters 系统上恒星形成分子云中的两流体 MHD 湍流
  • 批准号:
    1713765
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CDS&E: Collaborative: A Higher Order PDE Toolkit for Computational Mathematics and Astrophysical Turbulence
CDS
  • 批准号:
    1622457
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
XPS: FULL: FP: Tools and Algorithms for Resilient, Power-efficient ExaScale Computing Using the GNU-CAF Compiler
XPS:FULL:FP:使用 GNU-CAF 编译器实现弹性、高能效 ExaScale 计算的工具和算法
  • 批准号:
    1533850
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
FRG: Collaborative Research: Developing Mathematical Algorithms for Adaptive, Geodesic Mesh MHD for use in Astrophysics and Space Physics
FRG:协作研究:开发用于天体物理学和空间物理学的自适应测地网格 MHD 的数学算法
  • 批准号:
    1361197
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Exploring the Role of Coarray Fortran for Highly Parallel Structured Adaptive Mesh Refinement Calculations
探索 Coarray Fortran 在高度并行结构化自适应网格细化计算中的作用
  • 批准号:
    1307369
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Multidimensional Riemann Solvers and Higher Order Schemes with AMR for Computational Astrophysics
用于计算天体物理学的多维黎曼求解器和具有 AMR 的高阶方案
  • 批准号:
    1009091
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
RAPID: Courseware Development for Computational Astrophysics
RAPID:计算天体物理学课件开发
  • 批准号:
    0947765
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Simulating the Turbulent, Multiphase Interstellar Medium: Comparing with Observations
模拟湍流多相星际介质:与观测结果进行比较
  • 批准号:
    0607731
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Advances in Numerical Magnetohydrodynamics -- Novel Schemes and Adaptive Mesh Refinement on Structured Meshes
数值磁流体动力学进展——结构化网格的新颖方案和自适应网格细化
  • 批准号:
    0204640
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

SitABCD/Ast通过增强精氨酸代谢促进致病性大肠埃希菌肠道定植和感染的机制研究
  • 批准号:
    82302598
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
暗蛋白质UBAP1-AST6介导p53泛素化降解促进肺癌发展的机制研究
  • 批准号:
    82372676
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
GDNF调控“GBM-Ast间谷氨酰胺-谷氨酸对话”促GBM增殖的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
谷草转氨酶(Got1)在巨噬细胞分化中的作用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
TORC1与神经肽AST相互拮抗调控保幼激素合成的分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Rapid ID and AST Directly from Whole Blood Using Single Molecule Detection
使用单分子检测直接从全血中快速进行 ID 和 AST
  • 批准号:
    10632827
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
Enhancing Performance of Antimicrobial Susceptibility Testing (AST) in Support of Vet-LIRN Activities
提高抗菌药物敏感性测试 (AST) 的性能以支持 Vet-LIRN 活动
  • 批准号:
    10828498
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
AstraDx: Sub-Hour AST Via Computational Image Processing
AstraDx:通过计算图像处理实现不到一小时的 AST
  • 批准号:
    10670875
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
AstraDx: Sub-Hour AST Via Computational Image Processing
AstraDx:通过计算图像处理实现不到一小时的 AST
  • 批准号:
    10547198
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
An automated, scalable, and rapid AST system for Gonorrhea STIs
用于淋病性传播感染的自动化、可扩展且快速的 AST 系统
  • 批准号:
    10544166
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了