基于GPU加速的污染物输移高分辨率数值模型

• 作者: 石宝山 侯精明 夏军强 同玉 康永德 李钰茜 王兆峰 付德宇
• 来源期刊: 水动力学研究与进展A辑
• 关键词: 污染物输移 有限体积法 HLLC黎曼求解器 GPU加速
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 所属期刊栏目: 学术论文
• 页码范围: 759-766
• 页数: 8页
• 分类号: TV131.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.16076/j.cnki.cjhd.2020.06.012

摘要

为了高效准确地模拟水污染事件中污染物输移过程,该文引入了一套基于GPU加速的水动力及污染物输移的GAST(GPU Accelerated Surface Water Flow and Associated Transport)高分辨率数值模型,并对水污染事件中污染物的输移进行了模拟.模型采用Godunov格式的有限体积法求解二维浅水方程和污染物输移方程,利用HLLC(Harten-Lax-van Leer-Contact)近似黎曼求解器计算单元网格界面通量,应用MUSCL限坡线性重构和龙格-库塔时间积分法实现了时空二阶精度,有效地解决了输移方程中对流项产生的数值阻尼过大和剧烈的数值振荡等问题,可准确地模拟复杂地形上干湿界面变化.同时模型引入图形处理器GPU(Graphics Processing Unit)加速计算技术.算例结果表明:模型精度高且稳定性好,能有效抑制数值阻尼和数值振荡,大幅提升了计算效率;模型可用于水污染事故的预警和评估,以期为突发水污染事件的决策提供基础数据和科学支撑.