ExWave：高性能声波方程求解器的间断Galerkin方法

"ExWave是一个高性能的声波方程求解器，基于间断Galerkin方法，使用无矩阵框架和显式ADER时间步进变量。它由C++编写，利用MPI进行并行处理，并依赖于deal.II有限元库。代码开源且遵循LGPLv.2.1许可证，可在GitHub上获取。" ExWave是一款专门用于解决声波方程的高性能计算软件，主要应用于高频率声波的模拟，这对于理解和优化各种场景中的声学行为至关重要。声波方程在许多领域都有重要应用，例如地震学、声学工程、航空航天以及医学成像等。通过精确模拟声波传播，ExWave能够帮助预测建筑物的室内声学特性，优化城市规划以减少噪音污染，甚至用于复杂环境中的声波传播分析。 间断Galerkin方法(DG方法)是一种有限元方法的变体，它允许在元素间的边界上存在不连续的解，从而提高了数值解的精度，尤其是在处理高频波问题时。ExWave采用了显式的ADER（Advection-Diffusion-Reaction）时间步进策略，这种方法能够有效地处理时间依赖的声波方程，同时保持计算效率。 软件实现上，ExWave构建在一个无矩阵框架之上，这意味着它避免了直接操作大矩阵带来的计算负担，提高了内存效率和计算速度。此外，它利用了deal.II库，这是一个强大的开源有限元库，支持在四边形和六面体网格上的高级数学运算。ExWave的代码是用C++编写的，并使用MPI（Message Passing Interface）进行并行处理，确保在大规模计算时的高效性能。 代码管理方面，ExWave使用Git作为版本控制系统，确保代码的稳定性和可追踪性。代码的版本v1.0可以在GitHub上获取，并且遵循LGPLv.2.1许可证，允许用户自由使用、修改和分发。开发文档和手册可在GitHub页面上找到，有问题可以联系作者kronbichler@lnm.mw.tum.de获取支持。 总体而言，ExWave是声波方程求解领域的先进工具，其高性能和灵活性使得它在处理复杂声学问题时具有显著优势，特别是对于那些需要高分辨率模拟高频声波的场景。通过无矩阵方法和间断Galerkin离散，ExWave能够提供精确的解决方案，而其开源特性则促进了社区的协作和进一步发展。