双星黑洞中等质量比旋进的大规模并行模拟
广义相对论与量子宇宙学
2019-04-10 v2 高能天体物理现象
摘要
我们提出一个高度可扩展的框架，面向数值相对论与更广泛天体物理学界关注的问题。该框架结合并行八叉树细化自适应网格、小波自适应多分辨率以及一个物理模块，以求解 BSSN 形式下广义相对论的 Einstein 方程。本工作的目标是执行质量比约为 100:1 的双星黑洞中等质量比旋进（IMRIs）的先进大规模并行数值模拟。这些研究将用于生成 LIGO 数据分析中所用的波形，并校准半解析近似方法。我们的框架由分布式内存、基于八叉树的自适应网格框架与节点本地代码生成器结合而成。代码生成器使我们的代码可移植于不同架构。目标应用的对应方程以符号记号书写，且可独立于应用添加针对不同架构的生成器。此外，该符号接口亦使代码可扩展，并因此被设计以轻松容纳天体物理中许多现有的等离子体动力学与辐射流体动力学算法。我们的自适应网格算法与数据结构已针对具有深层内存层次的现代架构优化。这使我们的框架在现代领先架构上实现优异性能与可扩展性。我们在 ORNL 的 Titan 上展示了针对质量比达 100 的双星并合直至 131K 核的优异弱可扩展性。
引用
@article{arxiv.1807.06128,
title = {Massively Parallel Simulations of Binary Black Hole Intermediate-Mass-Ratio Inspirals},
author = {Milinda Fernando and David Neilsen and Hyun Lim and Eric Hirschmann and Hari Sundar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.06128},
year = {2019}
}