GASPHiA

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简介

GASPHiA 是一个使用 C++ 与 CUDA 开发的三维 SPH 程序，面向千万级粒子的多物理场模拟。程序由 CPU 负责流程控制，计算过程在 GPU 上完成，集成物质强度、自引力、损伤与多类材料模型。

该代码用于复杂流体动力学、超高速撞击、碎石堆小行星撞击、孔隙材料压实与星系引力干涉等问题。

主要特性

CUDA 全并行计算：利用 NVIDIA GPU 的并行能力加速粒子相互作用、状态更新和物理模型计算。
Barnes-Hut 八叉树：统一支撑 SPH 近邻搜索与自引力计算，树遍历较初始版本加速 10.6 倍，较直接计算加速约 230 倍。
多物理模型：包含材料强度、屈服、损伤断裂、孔隙度压实和自引力模型。
科学可视化工作流：输出 HDF5 与 XDMF 数据，可直接用于 ParaView 和 VisIt 后处理。

技术细节

计算精度与维度

可切换精度：支持单精度（float）和双精度（double）计算，可根据 GPU 性能和科学计算精度要求选择。
模拟维度：原生支持一维、二维（平面应变）和三维模拟域。

物理与数值方法

引力模型：支持均匀外引力场与天体物理场景中的 N 体自引力。
强度与屈服模型：支持 Von Mises 和 Lundborg 等模型，用于描述固体的弹性极限与塑性流动。
损伤模型：可模拟拉伸应力下的材料失效与碎片化。
孔隙度模型：支持 p-α 或者 epslion-α 孔隙度模型，用于多孔地质材料的压实与压碎。
时间积分：实现了预测-校正积分与自适应RK23。

配置与输出

INI 配置：通过可读的 INI 文件控制模拟参数，并使用轻量级 inih 库解析。
标准化输出：结果写入 HDF5，并生成配套 XDMF 文件，可直接用于 ParaView 和 VisIt 后处理。

代码访问与使用政策

GASPHiA 源代码仅向学术研究人员和合作者提供，仅供非商业、教育和研究目的使用。

如需获取源代码，请发送电子邮件至：

叶科奇（作者）：yekq6@mail2.sysu.edu.cn | plloningye@gmail.com
刘晓东教授（导师，中山大学航空航天学院）：liuxd36@mail.sysu.edu.cn

请在请求中简要介绍您自己、您的机构以及您打算使用该代码的研究应用。

致谢

衷心感谢刘晓东教授在作者博士研究期间给予的支持和指导。

本项目使用以下第三方库：

HDF5：高性能数据存储（The HDF Group）
inih：INI 配置文件解析（Ben Hoyt）

参考资料

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