基于 AthenaK 的性能可移植双中子星并合

我们引入了对 AthenaK 代码的扩展，利用 3+1 守恒欧拉公式在动态时空中进行广义相对论磁流体力学（GRMHD）计算。与固定时空 GRMHD 求解器一样，我们使用标准有限体积方法演化流体，并采用约束传输方案来保持磁场无散度约束。我们还利用一阶通量校正（FOFC）方案来减少对人工大气的需求，并可选择性地强制执行最大值原理以提高鲁棒性。我们使用在平直和弯曲时空中的一组标准测试证明了 AthenaK 的准确性。利用围绕 Kerr 黑洞的 SANE 吸积盘，我们将新求解器与使用所谓“HARM-like”公式的静态时空现有求解器进行了比较。我们发现两种公式收敛于相似的结果。我们还包含了首批在图形处理器（GPU）上执行的双中子星（BNS）并合模拟。得益于 FOFC 方案，我们的 BNS 并合在坍缩前的重子质量守恒中保持 $\mathcal{O}(10^{-11})$ 或更优的相对误差。最后，我们在 OLCF Frontier 上对 AthenaK 进行了扩展性测试，针对具有六级网格细化的动态时空 GRMHD 问题，结果显示在多达 32768 个 GPU 时具有优异的弱扩展效率（$\geq 80\%$），在多达 65536 个 GPU 时为 74%。与 CPU 相比，AthenaK 在使用 GPU 时实现了一个数量级的加速，证明其适合在现代百亿亿次资源上执行数值相对论问题。