利用 GPU 代码 Astaroth 探索电阻性伪盘的形成

伪盘是在分子云核引力坍缩过程中垂直于磁场方向形成的致密结构。伪盘形成的数值模拟通常在使用传统 CPU 代码时计算代价高昂。为证明针对这一高计算成本问题的快速计算方法的概念可行性，我们探索了 GPU 加速的 MHD 代码 Astaroth，这是一种六阶有限差分方法，实现了具有低可调有限电阻率和 sink 粒子的功能。伪盘的形成在物理和数值上都是稳健的，并且采用这一新采用的用于科学验证的数值方法，通过简单清晰的设置即可实现。该方法的潜力通过揭示伪盘形成伴随的特定物理特征对初始磁场强度的依赖性得以体现，例如下落激波的出现以及中心天体吸积的质量和磁通量的可变行为。作为性能测试，我们测量了实现的弱缩放和强缩放，以寻找在多 GPU 系统上使用代码的最有效方式。一旦实现合适的物理和问题特定实现，该 GPU 加速代码便是三维磁化坍缩问题的高效选择。