[發明專利]一種地下水溶質運移數值模擬并行加速方法

在審

• 申請號: 201811142706.6
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109388876A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 劉興偉;邵景力;程湯培;崔亞莉
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 孫進華;吳林

本發明公開了一種地下水溶質運移數值模擬并行加速方法，該地下水溶質運移數值模擬并行加速方法包括：根據獲取的每一網格片上的系數矩陣A和右端項RHS構建方程組，并調用并行解法器庫并行求解每一網格片的地下水流場數據；統計求解每一網格片的地下水流場數據的次數；判斷次數是否滿足運移步，當次數滿足運移步時，耦合每一網格片的地下水流場與地下溶質運移數據，計算與地下水流場數據對應的地下水溶質運移參數。

技術領域

本發明涉及地下水動力學技術領域，具體涉及一種地下水溶質運移數值模擬并行加速方法。

背景技術

地下水污染問題日益突出，地下水溶質運移數值模擬是刻畫地下水污染物運移、修復治理的重要手段。例如，在地下水污染物溯源、運移路徑及范圍預測中均需要地下水溶質運移數值模擬技術的支持。在地下水溶質運移數值模擬程序中，由Zheng等開發的三維多組分溶質運移數值模擬模塊(MT3DMS)在國內外應用較廣，已作為眾多地下水數值模擬商業軟件中溶質運移模塊的核心。但是，早期的地下水溶質運移數值模擬模塊(MT3DMS)僅能夠串行運行，在處理大規模、高精度的溶質運移數值模擬時，計算內存占用過大、耗時過長，有的甚至無法運行，已不能滿足當前大區域、高精度地下水溶質運移數值模擬的需求。

相較串行，并行計算技術是解決大規模計算的有效方法，但傳統的并行化重構研發周期長，并行難度大。此外，傳統的地下水流與溶質運移數值模擬模塊(MT3DMS)的耦合過程需要存儲大量地下水流場數據，中間過程文件過大，溶質運移程序反復讀取水流場信息影響整體效率，不能即時的對計算結果進行輸出。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種地下水溶質運移數值模擬并行加速方法，用以解決現有技術中存在的問題。

為實現上述目的，本發明實施例提供一種地下水溶質運移數值模擬并行加速方法，該地下水溶質運移數值模擬并行加速方法包括：根據獲取的每一網格片上數據片中的系數矩陣A和右端項RHS構建方程組，并調用并行解法器庫并行求解每一網格片的地下水流場數據；統計求解每一網格片的地下水流場數據的次數；判斷次數是否滿足運移步，當次數滿足運移步時，耦合每一網格片的地下水流場數據，計算與地下水流場數據對應的地下水溶質運移參數。

可選的，當次數不滿足運移步時，地下水溶質運移數值模擬并行加速方法還包括：判斷次數是否滿足時間步。

可選的，當次數不滿足時間步時，地下水溶質運移數值模擬并行加速方法還包括：判斷次數是否滿足應力期；當次數滿足應力期時，根據獲取的每一網格片上數據片中的系數矩陣A和右端項RHS構建方程組，并調用并行解法器庫并行求解每一網格片的地下水流場數據。

可選的，根據獲取的每一網格片上數據片中的系數矩陣A和右端項RHS構建方程組，并調用并行解法器庫并行求解每一網格片的地下水流場數據之前，地下水溶質運移數值模擬并行加速方法還包括：分配至少一個網格片至至少一個處理器核心，其中，該網格片包括數據片。

可選的，分配至少一個網格片至至少一個處理器核心，包括：主進程分配至少一個網格片至至少一個處理器核心。

可選的，分配至少一個網格片至至少一個處理器核心之前，地下水溶質運移數值模擬并行加速方法還包括：創建網格層，網格層包括至少一個網格片。

可選的，分配至少一個網格片至至少一個處理器核心之前，地下水溶質運移數值模擬并行加速方法還包括：獲取相鄰網格片的數據。

可選的，獲取相鄰網格片的數據，包括：復制相鄰網格片的數據。

本發明實施例具有如下優點：