A parallel algorithm for solving 2D Poisson's equation in the context of nonstationary problems

Abstract

Предложен новый параллельный метод решения задачи Дирихле для уравнения Пуассона в контексте нестационарных задач математической физики. Метод основан на декомпозиции прямоугольной декартовой области решения в одном направлении, решении уравнения Пуассона в каждой подобласти прямым методом и сопряжении подобластей с помощью быстрого вычисления потенциала выделенного слоя экранирующих зарядов. Тестовые эксперименты, проведенные на суперкомпьютерах Межведомственного суперкомпьютерного центра и Сибирского суперкомпьютерного центра, показали хорошую масштабируемость алгоритма. A new parallel method to solve the Dirichlet problem for Poisson's equation in the context of nonstationary problems of mathematical physics is proposed. This method is based on a decomposition of a rectangular Cartesian domain in one direction, on a direct method of solving Poisson's equation in each subdomain, and on the coupling of the subdomains using a fast procedure for evaluating a single layer potential. A number of test experiments conducted on supercomputers installed at Joint Supercomputing Center of Russian Academy of Sciences and at Siberian Supercomputing Center show a good weak and strong scalability of the parallel algorithm.