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基于全和谐型浅水方程的有限体积海啸数值模型开发与应用
1
作者
周文
王培涛
+3 位作者
王岗
于福江
郑金海
梁秋华
《海洋学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期27-37,共11页
数值模拟作为海啸预报的主要研究方法在海啸预警中起着关键作用。本文采用Godunov格式的有限体积方法,使用MUSCL-Hancock格式,并利用HLLC Riemann近似求解器计算单元界面上的流体通量,建立了球坐标系下二阶精度的海啸数值模型。模型所...
数值模拟作为海啸预报的主要研究方法在海啸预警中起着关键作用。本文采用Godunov格式的有限体积方法,使用MUSCL-Hancock格式,并利用HLLC Riemann近似求解器计算单元界面上的流体通量,建立了球坐标系下二阶精度的海啸数值模型。模型所基于的全和谐型浅水方程保证了数值的稳定性,而地形重构方法实现了干湿边界的精准模拟。本文模拟了2015年9月16日智利Mw8.3级地震海啸,通过与智利近岸14个测站和环太平洋20个DART浮标实测数据比较,验证了模型对实际越洋海啸模拟预报的能力。
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关键词
海啸数值模型
全和谐型浅水方程
有限体积法
干湿边界
智利
海啸
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职称材料
一个基于GPU并行加速的海啸数值模型
2
作者
王宗辰
原野
李宏伟
《海洋通报》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第2期200-205,共6页
地震海啸通常发生在大洋板块向陆地板块俯冲的区域,距离震源最近的国家和地区往往在震后5~20 min之内就会遭受到海啸袭击。因此,及时的海啸预警和准确的海啸预报结果对于民众和决策者都至关重要。为了提升海啸预警效率,缩短海啸预报时间...
地震海啸通常发生在大洋板块向陆地板块俯冲的区域,距离震源最近的国家和地区往往在震后5~20 min之内就会遭受到海啸袭击。因此,及时的海啸预警和准确的海啸预报结果对于民众和决策者都至关重要。为了提升海啸预警效率,缩短海啸预报时间,本研究对COMCOT海啸数值模型进行了基于图形计算单元GPU的二次并行开发。将原模型中海啸传播计算模块通过CUDA_C语言编写内核函数整体移植到GPU上并行加速,CPU负责模型其他代码的执行。为了减少CPU和GPU之间的数据通信,将吸收边界和变量更新函数一并改写。仅在需要输出的时间节点,GPU向CPU传递结果,其他时间步长,CPU和GPU之间只有指令和少量参数传输,基本可视为零耗时。基于GPU并行加速的COMCOT较串行版本效率提升超过67倍,加速性能显著优于基于CPU共享内存的OpenMP并行版本。交叉使用常水深和真实地形,采用均匀滑移海啸源和有限元海啸源对模型的计算结果进行了较为全面的分析检验,相对误差最大不超过1%,为大范围的越洋海啸实时计算提供了有力工具。
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关键词
海啸数值模型
COMCOT
GPU并行加速
CUDA_C
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职称材料
题名
基于全和谐型浅水方程的有限体积海啸数值模型开发与应用
1
作者
周文
王培涛
王岗
于福江
郑金海
梁秋华
机构
海岸灾害及防护教育部重点实验室(河海大学)
国家海洋环境预报中心
拉夫堡大学建筑与土木工程学院
出处
《海洋学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期27-37,共11页
基金
国家重点研发计划(2017YFC1404205,2018YFC1407000)
国家自然科学基金面上项目(51579090)
中央高校基本科研业务费(2019B12214)。
文摘
数值模拟作为海啸预报的主要研究方法在海啸预警中起着关键作用。本文采用Godunov格式的有限体积方法,使用MUSCL-Hancock格式,并利用HLLC Riemann近似求解器计算单元界面上的流体通量,建立了球坐标系下二阶精度的海啸数值模型。模型所基于的全和谐型浅水方程保证了数值的稳定性,而地形重构方法实现了干湿边界的精准模拟。本文模拟了2015年9月16日智利Mw8.3级地震海啸,通过与智利近岸14个测站和环太平洋20个DART浮标实测数据比较,验证了模型对实际越洋海啸模拟预报的能力。
关键词
海啸数值模型
全和谐型浅水方程
有限体积法
干湿边界
智利
海啸
Keywords
tsunami numerical model
well-balanced shallow water equations
finite volume method
moving shoreline boundary
Chile tsunami
分类号
TV139.2 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
一个基于GPU并行加速的海啸数值模型
2
作者
王宗辰
原野
李宏伟
机构
国家海洋环境预报中心自然资源部海啸预警中心
出处
《海洋通报》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第2期200-205,共6页
基金
国家重点研发计划(2016YFC1401501)
国家自然科学基金(41806045)。
文摘
地震海啸通常发生在大洋板块向陆地板块俯冲的区域,距离震源最近的国家和地区往往在震后5~20 min之内就会遭受到海啸袭击。因此,及时的海啸预警和准确的海啸预报结果对于民众和决策者都至关重要。为了提升海啸预警效率,缩短海啸预报时间,本研究对COMCOT海啸数值模型进行了基于图形计算单元GPU的二次并行开发。将原模型中海啸传播计算模块通过CUDA_C语言编写内核函数整体移植到GPU上并行加速,CPU负责模型其他代码的执行。为了减少CPU和GPU之间的数据通信,将吸收边界和变量更新函数一并改写。仅在需要输出的时间节点,GPU向CPU传递结果,其他时间步长,CPU和GPU之间只有指令和少量参数传输,基本可视为零耗时。基于GPU并行加速的COMCOT较串行版本效率提升超过67倍,加速性能显著优于基于CPU共享内存的OpenMP并行版本。交叉使用常水深和真实地形,采用均匀滑移海啸源和有限元海啸源对模型的计算结果进行了较为全面的分析检验,相对误差最大不超过1%,为大范围的越洋海啸实时计算提供了有力工具。
关键词
海啸数值模型
COMCOT
GPU并行加速
CUDA_C
Keywords
tsunami model
COMCOT
GPU parallel acceleration
CUDA_C
分类号
P731.36 [天文地球—海洋科学]
TP316.4 [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
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于全和谐型浅水方程的有限体积海啸数值模型开发与应用
周文
王培涛
王岗
于福江
郑金海
梁秋华
《海洋学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021
0
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职称材料
2
一个基于GPU并行加速的海啸数值模型
王宗辰
原野
李宏伟
《海洋通报》
CAS
CSCD
北大核心
2020
0
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职称材料
已选择
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