等离子体模拟与大数据网络传输优化

### 等离子体模拟与大数据网络传输优化 #### 1. BS - SOLCTRA 科学可视化 在等离子体研究中，数值方法助力科研人员测试、模拟和研究复杂的等离子体现象。为将 BS - SOLCTRA 打造成仿星器设备的模拟框架，科学可视化功能被添加其中。借助该模拟器采用的龙格 - 库塔方法（RK4）可获取原始数据，但这些数据需处理后才能用于生成可视化内容。 - **可视化工具选择**：选用 Paraview 5.6.0 作为主要可视化软件，原因在于其易用性和丰富的过滤器，能适应研究项目的可视化需求，且可处理该问题所需的数据量。 - **数据处理与可视化步骤**： 1. 将 BS - SOLCTRA 模拟的输出数据转换为 Paraview 兼容格式，通常是 500,000 行 3 或 4 列的表格。其中 3 列表示 x、y、z 维度的点，可选的第 4 列表示受线圈配置影响的某点磁场强度（|B|）。 2. 把数据输入可视化软件后，应用过滤器层赋予数据上下文。例如，使用数据集分组过滤器统一不同数据源，再通过“Table to Points”过滤器将数据以表格形式呈现。 以下是数据处理与可视化的流程图： ```mermaid graph LR A[BS - SOLCTRA 模拟输出数据] --> B[转换为 Paraview 兼容格式] B --> C[输入到 Paraview 可视化软件] C --> D[应用过滤器层] D --> E[获得可视化结果] ``` - **关键可视化内容**： - **庞加莱图（Poincaré plot）**：研究人员通过模拟了解仿星器设备真空室内磁场形状时，常依赖磁通量表面的可视化。由于磁通量表面不可见，需添加诊断设备进行近似。利用计算机模拟结果可创建庞加莱图来验证和可视化磁通量表面。该图从环形截面提取的极向平面获得，由多个同心环组成，每个环包含有限个点，通过计算磁场线与极向平面在任意角度的交点生成。 - **等离子体粒子轨迹动画**：物理学家还关注创建动画以分析特定时间约束条件下的等离子体行为。BS - SOLCTRA 模拟结果能提供足够数据重现真空室内等离子体粒子的短时间轨迹。构建这些动画时，需收集一定数量的粒子及其模拟步骤。以 8,192 个粒子模拟为基础，每个粒子轨迹文件包含 500,000 个模拟步骤，每个步骤是模拟空间中的 x、y、z 位置。之后进行数据统一，即迭代所有粒子轨迹文件，提取属于同一模拟时刻的点，写入新文件表示时刻 N。最后将这些文件作为可视化软件的输入，显示粒子及其约束轨迹的动画。 #### 2. 相关工作 等离子体聚变物理模拟器在科学计算领域并非新鲜事物，为推动磁约束设备研究，已开展多项工作。 - **BS - SOLCTRA 加速尝试**：曾尝试使用英特尔的 AV