基于CUDA架构的内涝一维/二维耦合模型求解方法

发布时间：2023-03-01 17:39

　　以二维浅水方程为基础建立二维水动力模型,并利用二阶Godunov格式有限体积法进行求解,从而获得地表二维水动力模型的求解模块。将其与SWMM5.1一维水动力模型进行耦合,实现一维、二维水动力模型的耦合模拟。为了提高耦合模型的求解效率,将CUDA并行计算架构引入耦合模型求解过程中。将一维水动力模型的求解过程在主机端运行,将二维水动力模型的求解过程在设备端运行。利用cudaMemcpy函数实现一维、二维模型之间地面水深数据交换,并利用地面水深数据进行一维、二维模型之间双向流量数值的计算,从而实现一维、二维模型的耦合。通过实际案例验证表明,CUDA并行计算架构的引入可以在计算效率方面较非并行求解方法提升6～8倍,计算误差方面可以保证水量平衡相对误差小于0.1%,积水深度误差小于0.01 m。该方法可以用于城市内涝风险评估及排水系统规划等场合。

【文章页数】：7 页

【文章目录】：
1 二维浅水控制方程
2 二维水动力模型数值求解方法
3 一维/二维耦合模拟策略及并行实现
    3.1 一维/二维模型的时间同步
    3.2 一维/二维模型间水量交换机制
    3.3 一维/二维耦合模拟的并行实现
4 案例分析
5 结果与讨论
6 结论



本文编号：3751946