【摘 要】
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深入认识大型江湖系统水动力特性,需要使用平面二维数学模型代替传统一维数学模型开展模拟和研究.当以高分辨率计算网格作为前提时,大型江湖系统二维水动力模型“计算精度与效率”的矛盾则转化为计算效率瓶颈.以荆江-洞庭湖系统为背景(剖分为32.8万个四边形单元,最小网格尺度约50 m),选用MIKE21模型和一种半隐式欧拉-拉格朗日模型,开展大型江湖系统显式、隐式水动力模型性能的比较研究,探讨大型江湖系统高分辨率二维模型的可实用性.研究结果表明:显式模型稳定性较差,允许的最大时间步长为0.8 s;隐式模型稳定性好,
【机 构】
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华中科技大学 水电与数字化工程学院,武汉 430074;长江科学院 河流研究所,武汉 430010
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深入认识大型江湖系统水动力特性,需要使用平面二维数学模型代替传统一维数学模型开展模拟和研究.当以高分辨率计算网格作为前提时,大型江湖系统二维水动力模型“计算精度与效率”的矛盾则转化为计算效率瓶颈.以荆江-洞庭湖系统为背景(剖分为32.8万个四边形单元,最小网格尺度约50 m),选用MIKE21模型和一种半隐式欧拉-拉格朗日模型,开展大型江湖系统显式、隐式水动力模型性能的比较研究,探讨大型江湖系统高分辨率二维模型的可实用性.研究结果表明:显式模型稳定性较差,允许的最大时间步长为0.8 s;隐式模型稳定性好,时间步长可达60 s以上;在常规16核工作站的效率测试结果表明,显式模型具有良好的可并行性,加速比随核心数量基本呈现线性变化;隐式模型(使用预测-校正分块并行计算方法)亦可取得非常大的加速比,在16核心并行条件下加速比Sp可达11.1;模拟荆江-洞庭湖系统1年的非恒定流过程,显式、隐式模型的耗时分别为411、10.76 h(16核),后者计算效率是前者的38.2倍,可满足大型江湖系统整体高分辨率平面二维水动力模拟的实用性要求.
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