Карандашный код

Карандашный код высокого порядка — это конечно-разностный код для решения уравнений в частных производных , написанный на Фортране 95 . Код предназначен для эффективных вычислений с массовым распараллеливанием . Благодаря своей модульной структуре его можно использовать для широкого спектра физических задач, таких как гидро- и магнитогидродинамика, имеющих отношение, например, к астрофизике , геофизике , космологии , турбулентности и горению . Многие такие установки доступны в виде готовых к использованию образцов. Pencil Code — бесплатное программное обеспечение , выпущенное под лицензией GNU GPL v2. ^[1]

Методы

Вычислительная схема является конечно-разностной и неконсервативной; интегрирование по времени осуществляется по явной схеме. Благодаря использованию векторного потенциала магнитное поле по сути не имеет дивергенций. высокого порядка (4-го, 6-го и 10-го порядка, а также односторонние или против ветра) Производные доступны для разрешения сильных изменений в масштабе сетки. Функциональность кода проверяется ежедневно с помощью набора автоматизированных тестов. MPI используется для распараллеливания, но код можно запускать и непараллельно на простом ПК . Существуют модули для различных схем временной интеграции (например, трехэтапная Рунге-Кутта ), обработки ударов , динамики встроенных частиц, химии, массивного параллельного ввода-вывода и т. д.

Приложения

Карандашный код в основном применялся для описания сжимаемой турбулентности и резистивной магнитогидродинамики . Приложения включают исследования формирования планет , ^[2] динамо солнечное , ^[3] монохроматический перенос излучения , ^[4] проблема коронального нагрева , ^[5] мусорные диски , ^[6] турбулентное горение твердого топлива и другие.

История

Разработка «Карандашного кода» была начата в 2001 году Акселем Бранденбургом и Вольфгангом Доблером во время «Летней школы имени Гельмгольца» в Научно-исследовательском центре геологических наук имени Гельмгольца в Потсдаме . Первоначально он использовался для моделирования турбулентности МГД . ^[7] Разработку продолжила команда из примерно десяти владельцев кода и около 90 дополнительных разработчиков, которые расширили код для своих научных исследований. Его используют дополнительные пользователи из различных отраслей науки. Репозиторий кода до 2008 года размещался в NORDITA , а затем был перенесен в Google Developers . В апреле 2015 года код был перенесен на GitHub . С июня 2018 года Pencil Code поддерживает формат данных HDF5 . ^[8]

Ссылки

^ «код-карандаш/код-карандаш» . GitHub.com . 4 мая 2022 г. Проверено 26 мая 2022 г.
^ Йохансен, А.; Оиси, Джеффри С.; Мак Лоу, М.-М.; Клар, Х.; Хеннинг, Т.; Юдин, А. (2007). «Быстрое формирование планетезималей в турбулентных околозвездных дисках». Природа . 448 (7157): 1022–1025. arXiv : 0708.3890 . Бибкод : 2007Natur.448.1022J . дои : 10.1038/nature06086 . ПМИД 17728751 . S2CID 4417583 .
^ Кяпюля, П.Дж.; Мантере, MJ; Бранденбург, А. (2012). «Циклическая магнитная активность из-за турбулентной конвекции в геометрии сферического клина». Астрофиз. Дж . 755 (1): Л22. arXiv : 1205.4719 . Бибкод : 2012ApJ...755L..22K . дои : 10.1088/2041-8205/755/1/L22 . S2CID 8254781 .
^ Хайнеманн Т.; Доблер В.; Нордлунд Å.; Бранденбург А. (2006). «Перенос излучения в распавшихся доменах». Астрономия и астрофизика . 448 (2): 731–737. arXiv : astro-ph/0503510 . Бибкод : 2006A&A...448..731H . дои : 10.1051/0004-6361:20053120 . S2CID 13930792 .
^ Бурден Ф.-А.; Бингерт С.; Питер Х. (2013). «3D-модель магнитогидродинамики солнечной короны над активной областью, основанная на наблюдениях». Астрономия и астрофизика . 555 : А123. arXiv : 1305.5693 . Бибкод : 2013A&A...555A.123B . дои : 10.1051/0004-6361/201321185 . S2CID 56246517 .
^ Лира. В.; Кучнер, MJ (2013). «Образование острых эксцентрических колец в дисках обломков с газом, но без планет». Природа . 499 (7457): 184–187. arXiv : 1307.5916 . Бибкод : 2013Natur.499..184L . дои : 10.1038/nature12281 . ПМИД 23846656 . S2CID 659529 .
^ Бранденбург А.; Доблер В. (2002). «Гидромагнитная турбулентность в компьютерном моделировании». Вычислить. Физ. Коммун . 147 (1–2): 471–475. arXiv : astro-ph/0111569 . Бибкод : 2002CoPhC.147..471B . дои : 10.1016/S0010-4655(02)00334-X . S2CID 14808329 .
^ Бурден Ф.-А. (2020). «Проведение МГД-моделирования солнечной короны на высокопроизводительных компьютерах». Геофиз. Астрофиз. Жидкостная Дин . 114 (1–2): 235–260. arXiv : 1908.08557 . Бибкод : 2020GApFD.114..235B . дои : 10.1080/03091929.2019.1643849 . S2CID 201253269 .

Внешние ссылки

Официальный сайт с репозиторием SVN и GIT.
Страница GitHub с системой отслеживания проблем

[1] «код-карандаш/код-карандаш» . GitHub.com . 4 мая 2022 г. Проверено 26 мая 2022 г.

[2] Йохансен, А.; Оиси, Джеффри С.; Мак Лоу, М.-М.; Клар, Х.; Хеннинг, Т.; Юдин, А. (2007). «Быстрое формирование планетезималей в турбулентных околозвездных дисках». Природа . 448 (7157): 1022–1025. arXiv : 0708.3890 . Бибкод : 2007Natur.448.1022J . дои : 10.1038/nature06086 . ПМИД 17728751 . S2CID 4417583 .

[3] Кяпюля, П.Дж.; Мантере, MJ; Бранденбург, А. (2012). «Циклическая магнитная активность из-за турбулентной конвекции в геометрии сферического клина». Астрофиз. Дж . 755 (1): Л22. arXiv : 1205.4719 . Бибкод : 2012ApJ...755L..22K . дои : 10.1088/2041-8205/755/1/L22 . S2CID 8254781 .

[4] Хайнеманн Т.; Доблер В.; Нордлунд Å.; Бранденбург А. (2006). «Перенос излучения в распавшихся доменах». Астрономия и астрофизика . 448 (2): 731–737. arXiv : astro-ph/0503510 . Бибкод : 2006A&A...448..731H . дои : 10.1051/0004-6361:20053120 . S2CID 13930792 .

[5] Бурден Ф.-А.; Бингерт С.; Питер Х. (2013). «3D-модель магнитогидродинамики солнечной короны над активной областью, основанная на наблюдениях». Астрономия и астрофизика . 555 : А123. arXiv : 1305.5693 . Бибкод : 2013A&A...555A.123B . дои : 10.1051/0004-6361/201321185 . S2CID 56246517 .

[6] Лира. В.; Кучнер, MJ (2013). «Образование острых эксцентрических колец в дисках обломков с газом, но без планет». Природа . 499 (7457): 184–187. arXiv : 1307.5916 . Бибкод : 2013Natur.499..184L . дои : 10.1038/nature12281 . ПМИД 23846656 . S2CID 659529 .

[7] Бранденбург А.; Доблер В. (2002). «Гидромагнитная турбулентность в компьютерном моделировании». Вычислить. Физ. Коммун . 147 (1–2): 471–475. arXiv : astro-ph/0111569 . Бибкод : 2002CoPhC.147..471B . дои : 10.1016/S0010-4655(02)00334-X . S2CID 14808329 .

[8] Бурден Ф.-А. (2020). «Проведение МГД-моделирования солнечной короны на высокопроизводительных компьютерах». Геофиз. Астрофиз. Жидкостная Дин . 114 (1–2): 235–260. arXiv : 1908.08557 . Бибкод : 2020GApFD.114..235B . дои : 10.1080/03091929.2019.1643849 . S2CID 201253269 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]