介绍 APERTURE：基于 GPU 的通用相对论粒子-in-Cell 模拟框架
高能天体物理现象
2025-03-07 v1
摘要
低亮度活跃星系核（AGN）被认为被一种致密、高度磁化的吸积流包围。因此，粒子-in-Cell 模拟是研究这些超大质量黑洞事件视界附近的最佳工具。我们提出了一种基于 GPU 的通用相对论粒子-in-Cell（GRPIC）代码框架，称为 Aperture。Aperture 使用 C++ 开发，计算内核使用 CUDA 和 HIP 以利用现代 GPU 的强大加速能力。该代码以完全模块化方式组织，允许轻松扩展以解决新的物理问题。本文详细描述了 Aperture 中采用的粒子推进器、场求解器和电荷守恒电流沉积算法，并提供测试案例以验证其正确性。随后，我们将代码应用于研究黑洞磁球中的火花间隙和等离子体注入。我们发现，间隙的 apparent 位置和时间演化取决于观察者。我们的结果调和了文献中 1D 和 2D 模拟的先前矛盾发现。
引用
@article{arxiv.2503.04558,
title = {Introducing APERTURE: A GPU-based General Relativistic Particle-in-Cell Simulation Framework},
author = {Alexander Y. Chen and Martin Luepker and Yajie Yuan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.04558},
year = {2025}
}
备注
27 pages, 13 figures, comments welcome!