面向 GPU 的多流体尘粒与气体流体力学的高精度阻力求解器

超大规模计算平台的出现释放了对天体系统进行前所未有分辨率模拟的潜力。要充分利用这种计算能力，需开发针对 GPU 友好且可扩展的新型算法和数值方法。在多流体尘粒-气体动力学领域，我们提出一种专为 GPU 设计的高精度算法。我们开发的多流体气-尘算法能够在 GPU 架构上实现机器精度的阻力项计算，且需满足阻力时间步长为全局流体时间步长的一个小分数，以保证实际计算效率。我们 presented a 专为现代体系结构量身定制的缩放-平方算法，用于计算阻力矩阵的指数，实现在相关天体物理场景下高精度的摩擦计算。该算法通过 Dustybox、Dustywave 和 Dustyshock 测试进行了验证。该算法在两种多 GPU 代码中实现并测试：Dyablo 是基于 Kokkos 库的自适应网格细化代码，Shamrock 是基于 SYCL 的多方法代码。在当前体系结构下，两种代码的摩擦计算耗时均在通常的流体时间步长之内（最多支持 16 种物种）， enabling 进一步实施生长和碰撞。该算法可应用于其他物理过程，如辐射传递或化学反应。