面向高性能天体模拟的二维辐射流体动力学代码 Guangqi

我们介绍了 Guangqi，这是一个新的二维有限体积辐射流体动力学代码，旨�用于高性能天体模拟。该代码同时求解复杂的方程状态 (EoS) 和隐式辐射传输，后者在限制扩散近似的条件下进行。该代码使用 Fortran 编写，并通过消息传递接口 (MPI) 实现并行化。Guangqi 支持在局部热力学和化学平衡假设下，针对氢和氦的解析 EoS。该框架兼容笛卡尔坐标和球极坐标几何——利用非均匀网格间距——并集成了静态网格细化 (SMR) 和自适应网格细化，以优化计算效率。为解决在球极坐标中固有角动量守恒的挑战，我们实现了一种稳健且一致的“被动标量角动量算法” (PSAMA)。通过 Z 序和 Hilbert 空间填充曲线来管理域分解，以确保可扩展性。该代码经过一系列标准基准测试和新设计的测试案例严格验证，这些测试案例专为诊断气体动力学、复杂 EoS、辐射传输以及角动量守恒之间的非线性耦合而设计。