pkdgrav3 中的光滑粒子流体动力学用于冲击物理模拟。第一部分：流体动力学

我们提出pkdgrav3，一个面向大规模流体力学模拟的高性能、全并行树-SPH 代码，支持自重。该代码建立在pkdgrav 长期发展历史之上，结合了用于重力和邻域查找的高效层次树算法，以及针对大规模并行混合CPU/GPU 架构优化的现代SPH 实现。其混合共享/分布式内存模型结合异步通信方案，使 pkdgrav3 能够高效扩展到数千个CPU 核心和GPU。我们使用标准测试套件验证了 pkdgrav3 的数值精度，结果与解析或参考解保持良好一致。该代码已在多个同行评审出版物中用于模拟行星尺度冲击，SPH的拉格朗日特性使其能够准确跟踪物质来源和热力学演化。这些实例凸显了 pkdgrav3 在模拟高度动态自重系统方面的鲁棒性和效率。pkdgrav3 因此为天体物理和行星应用提供了一个强大、灵活且可扩展的平台，能够充分发挥现代异构高性能计算系统的潜力。