图形处理器在浅水动力学与泥沙输运自洽模拟中的应用
数值分析
2021-03-30 v1 数值分析
摘要
本文描述了一种用于地表水与泥沙动力学自洽模拟的数值算法。该方法基于求解圣维南方程与埃克斯纳方程的原始拉格朗日-欧拉 CSPH-TVD 方法，考虑了对于理解浅水与地表土层运动至关重要的物理因素，包括复杂地形结构及其因泥沙输运而产生的演化。附加的埃克斯纳泥沙输运方程被用于定义 CSPH-TVD 数值格式的稳定性准则。通过采用 OpenMP-CUDA 与 GPUDirect 技术，用于具有多个经由 PCI-E / NVLINK 接口相互通信的图形协处理器（GPU）的混合计算系统（超级计算机），我们还开发了 CSPH-TVD 方法的并行数值算法。所开发的算法并行版本在 Nvidia Tesla CPU + GPU 计算系统的多种配置下均表现出高效率。特别地，相较于 CPU 串行版本，配备四个 C2070 GPU 的系统最大加速比达 1800。GPU V100（Volta 架构）上的计算时间相较 GPU C2070（Fermi 架构）减少了 95 倍。
引用
@article{arxiv.2103.15196,
title = {Application of Graphics Processing Units for self-consistent modelling of shallow water dynamics and sediment transport},
author = {Sergey Khrapov and Alexander Khoperskov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.15196},
year = {2021}
}
备注
11 pages, 5 figures