一种用于极值黑洞与引力波物理计算的GPU加速混合精度WENO方法
数值分析
2023-09-28 v1 数值分析
广义相对论与量子宇宙学
偏微分方程分析
计算物理
摘要
我们开发并使用了一种新颖的混合精度加权本质无振荡（WENO）方法来求解Teukolsky方程，该方程出现在Kerr黑洞扰动建模中。我们表明，由于在后者中需要添加耗散以保证稳定性，WENO方法优于Teukolsky方程离散化中标准的更高阶有限差分方法。特别地，由于WENO格式不使用额外耗散，它非常适用于需要长时间演化的场景，例如Price尾和极端质量比双星引力波辐射的研究。在混合精度方法中，WENO权重的昂贵计算以降浮点精度执行，从而实现了3.3的显著加速因子。此外，我们使用最先进的Nvidia通用图形处理单元和集群并行来进一步加速WENO计算。我们优化的WENO求解器可用于快速生成在黑洞与引力波物理领域具有重要意义的精确结果。我们将求解器应用于研究Aretakis电荷的行为——一个守恒量，若被LIGO/Virgo等引力波观测台探测到，将证明极值黑洞的存在。
引用
@article{arxiv.2010.04760,
title = {A GPU-accelerated mixed-precision WENO method for extremal black hole and gravitational wave physics computations},
author = {Scott E. Field and Sigal Gottlieb and Zachary J. Grant and Leah F. Isherwood and Gaurav Khanna},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.04760},
year = {2023}
}
备注
19 pages, 6 plots