Pencil Code es un código de diferencias finitas de orden superior para resolver ecuaciones diferenciales parciales , escrito en Fortran 95. El código está diseñado para un cálculo eficiente con paralelización masiva . Debido a su estructura modular, se puede utilizar para una gran variedad de configuraciones físicas como hidrodinámica y magnetohidrodinámica relevantes para, por ejemplo, astrofísica , geofísica , cosmología , turbulencia y combustión . Muchas de estas configuraciones están disponibles como muestras listas para ejecutar. Pencil Code es software libre publicado bajo la licencia GNU GPL v2. [1]
El esquema computacional es de diferencias finitas y no conservativo; la integración temporal se implementa mediante un esquema explícito. Debido al uso del potencial vectorial , el campo magnético está intrínsecamente libre de divergencia. Se encuentran disponibles derivadas de alto orden (4.º, 6.º y 10.º orden, así como de un solo lado o en contra del viento) para resolver fuertes variaciones en la escala de la cuadrícula. Con un conjunto de pruebas automatizadas, la funcionalidad del código se valida diariamente. MPI se utiliza para la paralelización, pero el código también se puede ejecutar de forma no paralela en una PC simple. Hay módulos para diferentes esquemas de integración temporal (por ejemplo, Runge–Kutta de tres pasos ), tratamiento de choques , dinámica de partículas integrada, química, E/S paralela masiva , etc.
El código Pencil se ha aplicado principalmente para describir la turbulencia compresible y la magnetohidrodinámica resistiva . Las aplicaciones incluyen estudios de formación de planetas , [2] el dinamo solar , [3] transferencia radiativa monocromática , [4] el problema del calentamiento coronal , [5] discos de escombros , [6] combustión turbulenta de combustibles sólidos y otros.
El desarrollo de Pencil Code fue iniciado en 2001 por Axel Brandenburg y Wolfgang Dobler durante la "Escuela de verano Helmholtz" en el Centro de Investigación Helmholtz para Geociencias en Potsdam . Inicialmente se utilizó para simulaciones de turbulencia MHD . [7] El desarrollo fue continuado por un equipo de aproximadamente diez propietarios de código y alrededor de 90 desarrolladores adicionales que ampliaron el código para su investigación científica. Es utilizado por usuarios adicionales de varias ramas de la ciencia. El repositorio de código estuvo alojado en NORDITA hasta 2008 y luego se trasladó a Google Developers . En abril de 2015, el código se migró a GitHub . Desde junio de 2018, Pencil Code admite el formato de datos HDF5 . [8]