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天气预报模型WRF中复杂Stencil性能优化
1
作者
邸健强
袁良
+1 位作者
张云泉
张思佳
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2024年第4期56-66,共11页
天气研究与预报模式(WRF)是一种应用广泛的中尺度数值天气预报系统,在大气研究和业务预报领域发挥着重要作用。Stencil计算是科学工程应用中一类常见的嵌套循环计算模式,WRF中对大气动力学和热力学方程的数值求解引出了大量空间网格上...
天气研究与预报模式(WRF)是一种应用广泛的中尺度数值天气预报系统,在大气研究和业务预报领域发挥着重要作用。Stencil计算是科学工程应用中一类常见的嵌套循环计算模式,WRF中对大气动力学和热力学方程的数值求解引出了大量空间网格上的复杂Stencil计算,存在多维度、多变量、物理模型边界特殊性、物理和动力学过程的复杂性等模型特征。文中深入剖析了WRF中典型的Stencil计算模式,识别抽象出典型Stencil循环中存在的“中间变量”概念,围绕其设计实现了3种优化方案,即中间变量计算合并、中间变量降维存储以及中间变量提取,有效提高了数据局部性,改善了数据重用率和空间复用率,降低了冗余计算和访存开销。结果表明,经优化方案重构的WRF 4.2典型Stencil热点函数在Intel CPU和Hygon CPU上均可获得良好的性能加速,最高加速比达21.3%和17.8%。
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关键词
WRF
Stencil计算
中间变量
优化方案
数据局部性
热点函数
性能加速
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职称材料
陕北生态治理对当地降水影响的数值模拟
被引量:
11
2
作者
郭建侠
杜继稳
郑有飞
《高原气象》
CSCD
北大核心
2005年第6期994-1001,共8页
利用中尺度模式MM5V3.5模拟了陕北地区两种植被改进方案对一次降雨过程的敏感性试验,结果表明,陕北植被改善后,能够使区域性降雨的雨带北移,平均降水量增加,降雨时间延长。另外,还分别从环流、大气稳定性、水汽条件、垂直运动等四个方...
利用中尺度模式MM5V3.5模拟了陕北地区两种植被改进方案对一次降雨过程的敏感性试验,结果表明,陕北植被改善后,能够使区域性降雨的雨带北移,平均降水量增加,降雨时间延长。另外,还分别从环流、大气稳定性、水汽条件、垂直运动等四个方面对上述变化的机理进行了分析,认为植被治理使背景环流的气旋性增强,低层大气不稳定范围向北增强扩展,高空风场辐合汇集的水汽增多,同时垂直上升运动有所增强,导致局地雨带北移、降雨量增加、降雨时间延长。模拟结果同时表明,下垫面生态治理的范围和规模越大,上述影响也越显著。
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关键词
植被治理方案
局地降水
MM5V3.5模式
敏感性
数值模拟
陕西
环流
大气稳定性
水汽条件
垂直运动
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职称材料
三维双曲方程非齐次边值问题的推广型LOD有限差分格式
被引量:
3
3
作者
张洪伟
王同科
《天津师范大学学报(自然科学版)》
CAS
北大核心
2009年第3期11-15,共5页
针对三维非齐次双曲方程第一边值问题提出了一种新型的LOD有限差分格式,此格式能够将高维问题完全分解为一系列一维问题进行求解,克服了LOD格式源项难以分解、过渡层条件不易确定的缺陷.证明了该LOD有限差分格式按照离散L2模具有二阶收...
针对三维非齐次双曲方程第一边值问题提出了一种新型的LOD有限差分格式,此格式能够将高维问题完全分解为一系列一维问题进行求解,克服了LOD格式源项难以分解、过渡层条件不易确定的缺陷.证明了该LOD有限差分格式按照离散L2模具有二阶收敛精度,与抛物型方程相比,源项的扰动达到了Δt4,从而使Δt的取法有更大的灵活性.
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关键词
三维双曲方程
非齐次边值问题
有限差分格式
新型LOD格式
误差估计
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职称材料
二维双曲方程非齐次边值问题的推广型LOD有限差分格式
被引量:
3
4
作者
张洪伟
王同科
《天津师范大学学报(自然科学版)》
CAS
2007年第1期53-56,共4页
针对二维非齐次双曲方程第一边值问题提出了一种新型的LOD有限差分格式,此格式能够将高维问题完全分解为一系列一维问题进行求解,克服了LOD格式源项难以分解、过渡层条件不易确定的缺陷.证明了此种LOD有限差分格式按照离散L2模具有二阶...
针对二维非齐次双曲方程第一边值问题提出了一种新型的LOD有限差分格式,此格式能够将高维问题完全分解为一系列一维问题进行求解,克服了LOD格式源项难以分解、过渡层条件不易确定的缺陷.证明了此种LOD有限差分格式按照离散L2模具有二阶收敛精度.数值算例表明计算效果良好.
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关键词
二维双曲方程
非齐次边值问题
有限差分格式
新型LOD格式
误差估计
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职称材料
半潜式平台局部切割模拟及施工支撑方案改进
被引量:
1
5
作者
武卓威
刘俊
+1 位作者
寇雨丰
徐胜文
《中国海上油气》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第1期171-178,共8页
局部切割和构件替换是半潜式平台特检过程中的可能施工项目,但局部切割后平台原有的结构形式将发生显著改变,使应力重新分布,可能产生较为危险的高应力区域。本文采用有限元方法,按照特检切割方案对某半潜式平台立柱大肘板切割进行了模...
局部切割和构件替换是半潜式平台特检过程中的可能施工项目,但局部切割后平台原有的结构形式将发生显著改变,使应力重新分布,可能产生较为危险的高应力区域。本文采用有限元方法,按照特检切割方案对某半潜式平台立柱大肘板切割进行了模拟,基于第1轮切割施工现场实测数据对分析模型及方法的正确性进行了验证,并对大肘板切除后平台的应力状态进行了考察,结果表明大肘板切除后平台剩余结构的特定位置将产生显著的应力集中,按照原方案设置的支撑构件无法有效降低这些区域的应力水平。根据数值计算结果和局部结构形式,提出了2种支撑改进方案,并验证了改进方案的优越性。本文研究结果对半潜式平台的局部切割施工方案的制定具有重要借鉴意义。
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关键词
半潜式平台
局部切割
有限元法
应力分布
支撑方案改进
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职称材料
全自动运行线路站台门就地控制盒电路改进方案设计
被引量:
4
6
作者
贾萍
刘德伟
杨志慧
《都市快轨交通》
北大核心
2022年第5期117-121,共5页
为识别全自动运行线路接发车过程中站台门控制电路可能存在的安全风险,通过对控制自动接发车条件的站台门控制系统相关外部接口控制电路、内部“门关闭并锁紧”状态安全回路、就地控制盒工作模式的分析,同时结合站台门控制系统的结构和...
为识别全自动运行线路接发车过程中站台门控制电路可能存在的安全风险,通过对控制自动接发车条件的站台门控制系统相关外部接口控制电路、内部“门关闭并锁紧”状态安全回路、就地控制盒工作模式的分析,同时结合站台门控制系统的结构和控制方式,剖析现有电路(特别是站台门就地控制盒电路)设计在全自动运行应用中可能存在的风险,根据识别出的风险,提出全自动运行线路站台门就地控制盒既有电路的利弊分析和改进方案设计,在兼顾安全和运营效率的前提下,给出适用于全自动运行线路的建议方案。
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关键词
全自动运行
站台门
就地控制盒
电路风险
改进方案
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职称材料
题名
天气预报模型WRF中复杂Stencil性能优化
1
作者
邸健强
袁良
张云泉
张思佳
机构
中国科学院计算技术研究所高性能计算机研究中心
大连海洋大学信息工程学院
出处
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2024年第4期56-66,共11页
基金
国家自然科学基金(61972376,62072431,62032023)
华为项目(TC20220914048)。
文摘
天气研究与预报模式(WRF)是一种应用广泛的中尺度数值天气预报系统,在大气研究和业务预报领域发挥着重要作用。Stencil计算是科学工程应用中一类常见的嵌套循环计算模式,WRF中对大气动力学和热力学方程的数值求解引出了大量空间网格上的复杂Stencil计算,存在多维度、多变量、物理模型边界特殊性、物理和动力学过程的复杂性等模型特征。文中深入剖析了WRF中典型的Stencil计算模式,识别抽象出典型Stencil循环中存在的“中间变量”概念,围绕其设计实现了3种优化方案,即中间变量计算合并、中间变量降维存储以及中间变量提取,有效提高了数据局部性,改善了数据重用率和空间复用率,降低了冗余计算和访存开销。结果表明,经优化方案重构的WRF 4.2典型Stencil热点函数在Intel CPU和Hygon CPU上均可获得良好的性能加速,最高加速比达21.3%和17.8%。
关键词
WRF
Stencil计算
中间变量
优化方案
数据局部性
热点函数
性能加速
Keywords
WRF
Stencil computation
Intermediate variable
Optimization
scheme
Data
local
ity
Hotspot function
Performance
improv
ement
分类号
TP319 [自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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职称材料
题名
陕北生态治理对当地降水影响的数值模拟
被引量:
11
2
作者
郭建侠
杜继稳
郑有飞
机构
中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室
陕西省气象局
南京信息工程大学
出处
《高原气象》
CSCD
北大核心
2005年第6期994-1001,共8页
基金
科技部973预研项目(200301500)
陕西省自然科学基金项目(2001D10)
+1 种基金
陕西省科技攻关项目(2002K04-G14)
中国气象局干旱气象研究基金项目(IAM200409)共同资助
文摘
利用中尺度模式MM5V3.5模拟了陕北地区两种植被改进方案对一次降雨过程的敏感性试验,结果表明,陕北植被改善后,能够使区域性降雨的雨带北移,平均降水量增加,降雨时间延长。另外,还分别从环流、大气稳定性、水汽条件、垂直运动等四个方面对上述变化的机理进行了分析,认为植被治理使背景环流的气旋性增强,低层大气不稳定范围向北增强扩展,高空风场辐合汇集的水汽增多,同时垂直上升运动有所增强,导致局地雨带北移、降雨量增加、降雨时间延长。模拟结果同时表明,下垫面生态治理的范围和规模越大,上述影响也越显著。
关键词
植被治理方案
局地降水
MM5V3.5模式
敏感性
数值模拟
陕西
环流
大气稳定性
水汽条件
垂直运动
Keywords
Vegetation
improv
ing
scheme
s
local
precipitation
MM5V3. 5 model
Sensitivity
Numerical simulation
分类号
P426.615 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
三维双曲方程非齐次边值问题的推广型LOD有限差分格式
被引量:
3
3
作者
张洪伟
王同科
机构
天津师范大学数学科学学院
出处
《天津师范大学学报(自然科学版)》
CAS
北大核心
2009年第3期11-15,共5页
文摘
针对三维非齐次双曲方程第一边值问题提出了一种新型的LOD有限差分格式,此格式能够将高维问题完全分解为一系列一维问题进行求解,克服了LOD格式源项难以分解、过渡层条件不易确定的缺陷.证明了该LOD有限差分格式按照离散L2模具有二阶收敛精度,与抛物型方程相比,源项的扰动达到了Δt4,从而使Δt的取法有更大的灵活性.
关键词
三维双曲方程
非齐次边值问题
有限差分格式
新型LOD格式
误差估计
Keywords
three dimensional hyperbolic differential equation
nonhomogenerous boundary condition
finite difference
scheme
improved locally one-dimensional scheme
error estimate
分类号
O241.82 [理学—计算数学]
在线阅读
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职称材料
题名
二维双曲方程非齐次边值问题的推广型LOD有限差分格式
被引量:
3
4
作者
张洪伟
王同科
机构
天津师范大学数学科学学院
出处
《天津师范大学学报(自然科学版)》
CAS
2007年第1期53-56,共4页
基金
国家自然科学基金项目(10471079)
文摘
针对二维非齐次双曲方程第一边值问题提出了一种新型的LOD有限差分格式,此格式能够将高维问题完全分解为一系列一维问题进行求解,克服了LOD格式源项难以分解、过渡层条件不易确定的缺陷.证明了此种LOD有限差分格式按照离散L2模具有二阶收敛精度.数值算例表明计算效果良好.
关键词
二维双曲方程
非齐次边值问题
有限差分格式
新型LOD格式
误差估计
Keywords
two dimensional hyperbolic differential equation
nonhomogenerous boundary condition
finite difference
scheme
improved locally one-dimensional scheme
error estimate
分类号
O241.82 [理学—计算数学]
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职称材料
题名
半潜式平台局部切割模拟及施工支撑方案改进
被引量:
1
5
作者
武卓威
刘俊
寇雨丰
徐胜文
机构
上海交通大学海洋工程国家重点实验室
上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同中心
出处
《中国海上油气》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第1期171-178,共8页
文摘
局部切割和构件替换是半潜式平台特检过程中的可能施工项目,但局部切割后平台原有的结构形式将发生显著改变,使应力重新分布,可能产生较为危险的高应力区域。本文采用有限元方法,按照特检切割方案对某半潜式平台立柱大肘板切割进行了模拟,基于第1轮切割施工现场实测数据对分析模型及方法的正确性进行了验证,并对大肘板切除后平台的应力状态进行了考察,结果表明大肘板切除后平台剩余结构的特定位置将产生显著的应力集中,按照原方案设置的支撑构件无法有效降低这些区域的应力水平。根据数值计算结果和局部结构形式,提出了2种支撑改进方案,并验证了改进方案的优越性。本文研究结果对半潜式平台的局部切割施工方案的制定具有重要借鉴意义。
关键词
半潜式平台
局部切割
有限元法
应力分布
支撑方案改进
Keywords
semi-submersible platform
local
cutting process
Finite Element Method
stress distribution
supporting
scheme
improv
ement
分类号
P751 [交通运输工程—港口、海岸及近海工程]
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职称材料
题名
全自动运行线路站台门就地控制盒电路改进方案设计
被引量:
4
6
作者
贾萍
刘德伟
杨志慧
机构
河南省高可信智慧城轨工程研究中心
卡斯柯信号有限公司
出处
《都市快轨交通》
北大核心
2022年第5期117-121,共5页
文摘
为识别全自动运行线路接发车过程中站台门控制电路可能存在的安全风险,通过对控制自动接发车条件的站台门控制系统相关外部接口控制电路、内部“门关闭并锁紧”状态安全回路、就地控制盒工作模式的分析,同时结合站台门控制系统的结构和控制方式,剖析现有电路(特别是站台门就地控制盒电路)设计在全自动运行应用中可能存在的风险,根据识别出的风险,提出全自动运行线路站台门就地控制盒既有电路的利弊分析和改进方案设计,在兼顾安全和运营效率的前提下,给出适用于全自动运行线路的建议方案。
关键词
全自动运行
站台门
就地控制盒
电路风险
改进方案
Keywords
fully automatic operation
datform door
local
control box
circuit risk
improv
ement
scheme
分类号
U239.5 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
天气预报模型WRF中复杂Stencil性能优化
邸健强
袁良
张云泉
张思佳
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
陕北生态治理对当地降水影响的数值模拟
郭建侠
杜继稳
郑有飞
《高原气象》
CSCD
北大核心
2005
11
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职称材料
3
三维双曲方程非齐次边值问题的推广型LOD有限差分格式
张洪伟
王同科
《天津师范大学学报(自然科学版)》
CAS
北大核心
2009
3
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职称材料
4
二维双曲方程非齐次边值问题的推广型LOD有限差分格式
张洪伟
王同科
《天津师范大学学报(自然科学版)》
CAS
2007
3
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职称材料
5
半潜式平台局部切割模拟及施工支撑方案改进
武卓威
刘俊
寇雨丰
徐胜文
《中国海上油气》
CAS
CSCD
北大核心
2020
1
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职称材料
6
全自动运行线路站台门就地控制盒电路改进方案设计
贾萍
刘德伟
杨志慧
《都市快轨交通》
北大核心
2022
4
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职称材料
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